Kandidaten für junge Braune Zwerge außerhalb der Milchstraße gefunden

Nahe den Außen­be­zir­ken der Klei­nen Magel­lan­schen Wol­ke, einer Satel­li­ten­ga­la­xie etwa 200.000 Licht­jah­re von der Erde ent­fernt, liegt der jun­ge Stern­hau­fen NGC 602. Die Umge­bung die­ses Hau­fens ist eng mit der Umge­bung des frü­hen Uni­ver­sums ver­gleich­bar, mit sehr gerin­gen Häu­fig­kei­ten von Ele­men­ten, die schwe­rer als Was­ser­stoff und Heli­um sind. Die Exis­tenz dunk­ler Wol­ken aus dich­tem Staub und die Tat­sa­che, dass der Hau­fen reich an ioni­sier­tem Gas ist, deu­ten eben­falls auf die Exis­tenz lau­fen­der Stern­ent­ste­hungs­pro­zes­se hin. Zusam­men mit der zuge­hö­ri­gen HII- Regi­on [1] N90, die Wol­ken aus ioni­sier­tem ato­ma­rem Was­ser­stoff ent­hält, bie­tet die­ser Hau­fen eine wert­vol­le Gele­gen­heit, Stern­ent­ste­hungs­sze­na­ri­en unter dra­ma­tisch ande­ren Bedin­gun­gen als in der Son­nen­um­ge­bung zu untersuchen.

Ein inter­na­tio­na­les Astro­no­men­team, dar­un­ter Peter Zeid­ler, Ele­na Sab­bi, Ele­na Man­ja­va­cas und Anto­nella Nota, nutz­te Webb zur Beob­ach­tung von NGC 602 und ent­deck­te Kan­di­da­ten für die ers­ten jun­gen Brau­nen Zwer­ge außer­halb unse­rer Milch­stra­ße.

„Nur mit der unglaub­li­chen Emp­find­lich­keit und räum­li­chen Auf­lö­sung im rich­ti­gen Wel­len­län­gen­be­reich ist es mög­lich, die­se Objek­te in so gro­ßen Ent­fer­nun­gen zu ent­de­cken“, erklär­te Haupt­au­tor Peter Zeid­ler von AURA/STScI für die Euro­päi­sche Welt­raum­or­ga­ni­sa­ti­on. „Das war noch nie zuvor mög­lich und wird auch in abseh­ba­rer Zukunft vom Boden aus unmög­lich bleiben.“

Brau­ne Zwer­ge sind die mas­se­rei­che­ren Cou­sins​der rie­si­gen Gas­pla­ne­ten (nor­ma­ler­wei­se mit etwa 13 bis 75 Jupi­ter­mas­sen, manch­mal auch weni­ger). Sie sind nicht wie Exo­pla­ne­ten gra­vi­ta­tiv an einen Stern gebun­den. Eini­ge von ihnen wei­sen jedoch ähn­li­che Merk­ma­le wie Exo­pla­ne­ten auf, etwa ihre atmo­sphä­ri­sche Zusam­men­set­zung und ihre Sturm­mus­ter.

„Bis jetzt wuss­ten wir von etwa 3.000 Brau­nen Zwer­gen, aber sie leben alle in unse­rer eige­nen Gala­xie“, füg­te Team­mit­glied Ele­na Man­ja­va­cas von AURA/STScI für die Euro­päi­sche Welt­raum­or­ga­ni­sa­ti­on hinzu.

„Die­se Ent­de­ckung unter­streicht die Leis­tungs­fä­hig­keit von Hub­ble und Webb bei der Unter­su­chung jun­ger Stern­hau­fen“, erklär­te Team­mit­glied Anto­nella Nota, Exe­ku­tiv­di­rek­to­rin des Inter­na­tio­nal Space Sci­ence Insti­tu­te in der Schweiz und ehe­ma­li­ge Webb-Pro­jekt­wis­sen­schaft­le­rin bei der ESA. „Hub­ble hat gezeigt, dass NGC 602 sehr jun­ge Ster­ne mit gerin­ger Mas­se beher­bergt, aber erst mit Webb kön­nen wir end­lich das Aus­maß und die Bedeu­tung der sub­stel­la­ren Mas­sen­bil­dung in die­sem Hau­fen erken­nen. Hub­ble und Webb sind ein erstaun­lich leis­tungs­fä­hi­ges Tele­s­kop­duo! “

„Unse­re Ergeb­nis­se pas­sen sehr gut zu der Theo­rie, dass die Mas­sen­ver­tei­lung von Kör­pern unter­halb der Was­ser­stoff­brenn­gren­ze ein­fach eine Fort­set­zung der Stern­ver­tei­lung ist“, erklär­te Zeid­ler. „Sie schei­nen auf die glei­che Wei­se zu ent­ste­hen, sie sam­meln nur nicht genug Mas­se an, um ein voll­wer­ti­ger Stern zu werden.“

Zu den Daten des Teams gehört ein neu­es Bild von NGC 602 mit der Near-InfraRed Came­ra (NIR­Cam), das die Stern­hau­fen, die jun­gen Stern­ob­jek­te und die umge­ben­den Gas- und Staub­rü­cken sowie das Gas und den Staub selbst her­vor­hebt und gleich­zei­tig die erheb­li­che Kon­ta­mi­na­ti­on durch Hin­ter­grund­ga­la­xien und ande­re Ster­ne in der Klei­nen Magel­lan­schen Wol­ke zeigt. Die­se Beob­ach­tun­gen wur­den im April 2023 durchgeführt.

„Durch die Unter­su­chung der jun­gen, metall­ar­men Brau­nen Zwer­ge, die kürz­lich in NGC 602 ent­deckt wur­den, kom­men wir der Ent­schlüs­se­lung der Geheim­nis­se der Ent­ste­hung von Ster­nen und Pla­ne­ten unter den rau­en Bedin­gun­gen des frü­hen Uni­ver­sums einen Schritt näher“ , füg­te Team­mit­glied Ele­na Sab­bi vom NOIR­Lab der NSF, der Uni­ver­si­ty of Ari­zo­na und dem Space Telescope Sci­ence Insti­tu­te hinzu.

„Dies sind die ers­ten sub­stel­la­ren Objek­te außer­halb der Milch­stra­ße“, füg­te Man­ja­va­cas hin­zu. „Wir müs­sen auf bahn­bre­chen­de Ent­de­ckun­gen bei die­sen neu­en Objek­ten vor­be­rei­tet sein!“

Die­se Beob­ach­tun­gen wur­den im Rah­men des JWST GO-Pro­gramms Nr. 2662 (PI: P. Zeid­ler) durch­ge­führt. Die Ergeb­nis­se wur­den im The Astro­phy­si­cal Jour­nal veröffentlicht.

Hinweise

[1] Eini­ge der schöns­ten aus­ge­dehn­ten Objek­te, die wir sehen kön­nen, sind die so genann­ten HII-Regio­nen, auch dif­fu­se Nebel oder Emis­si­ons­ne­bel genannt. Sie ent­hal­ten vor allem ioni­sier­ten Was­ser­stoff und kom­men im gesam­ten inter­stel­la­ren Medi­um der Milch­stra­ße und ande­rer Gala­xien vor.

Hintergrundinformationen

Webb ist das größ­te und leis­tungs­stärks­te Tele­skop, das jemals in den Welt­raum gebracht wur­de. Im Rah­men einer inter­na­tio­na­len Koope­ra­ti­ons­ver­ein­ba­rung stell­te die ESA den Start­dienst des Tele­skops mit der Trä­ger­ra­ke­te Aria­ne 5 bereit. In Zusam­men­ar­beit mit Part­nern war die ESA für die Ent­wick­lung und Qua­li­fi­ka­ti­on der Aria­ne-5-Adap­tio­nen für die Webb-Mis­si­on und für die Beschaf­fung des Start­diens­tes durch Aria­nespace ver­ant­wort­lich. Die ESA stell­te außer­dem den Arbeits­spek­tro­gra­phen NIR­Spec und 50% des Mit­tel­in­fra­rot­in­stru­ments MIRI zur Ver­fü­gung, das von einem Kon­sor­ti­um natio­nal finan­zier­ter euro­päi­scher Insti­tu­te (dem MIRI Euro­pean Con­sor­ti­um) in Zusam­men­ar­beit mit JPL und der Uni­ver­si­ty of Ari­zo­na ent­wor­fen und gebaut wurde.

Webb ist eine inter­na­tio­na­le Part­ner­schaft zwi­schen NASA, ESA und der Cana­di­an Space Agen­cy (CSA).

Bild­nach­weis: ESA/Webb, NASA & CSA, P. Zeid­ler, E. Sab­bi, A. Nota, M. Zama­ni (ESA/Webb)

Links

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