Drei wiederkehrende Atmosphärenzustände bei einem Braunen Zwerg in 20 Lichtjahren Entfernung
Universum und Raumfahrt ·
Ein Team um das Trinity College Dublin hat Daten des James-Webb-Weltraumteleskops zu SIMP 0136 ausgewertet, einem frei schwebenden Braunen Zwerg in rund 20 Lichtjahren Entfernung. Seine Helligkeit schwankt um bis zu fünf Prozent. Zwei statistische Komponenten erklären 79 Prozent der Schwankung: Temperaturänderungen und der vertikale Aufbau der Wolken.
SIMP 0136 ist ein Brauner Zwerg, also ein Körper zwischen Planet und Stern. Er umkreist keinen Stern, sondern zieht frei durch den Raum, rund 20 Lichtjahre entfernt. Seine Masse liegt je nach Entwicklungsmodell zwischen 12,7 und 17,8 Jupitermassen, die Oberfläche ist etwa 1098 Kelvin heiß, eine Umdrehung dauert 2,41 Stunden.
Das James-Webb-Weltraumteleskop beobachtete das Objekt am 23. Juli 2023 knapp drei Stunden lang, das entspricht etwa 1,2 Umdrehungen. Die Helligkeit schwankte dabei um bis zu fünf Prozent.
Das Team in Dublin zerlegte die Messreihe mit einer Hauptkomponentenanalyse, einem Standardverfahren der Statistik. Zwei Komponenten genügen und erklären zusammen 79 Prozent der Schwankung: Die erste passt zu Temperaturänderungen, die zweite zum vertikalen Aufbau der Wolken. Daraus leiten die Autoren drei wiederkehrende Zustände ab: wärmer mit dünnen Wolken, kühler mit dünnen Wolken und kühler mit dicken, hoch aufragenden Wolken.
Braune Zwerge lassen sich, anders als die meisten Exoplaneten, direkt beobachten. Deshalb dient SIMP 0136 als Stellvertreter für die Atmosphären von Gasriesen. Die Arbeit zeigt, dass sich aus dem bloßen Auf und Ab der Helligkeit zwei voneinander unabhängige Ursachen herauslösen lassen: Temperatur und Wolkenaufbau. Das Objekt selbst bleibt dabei ein Lichtpunkt; Wolken sieht niemand.
Neu ist die Anwendung, nicht das Verfahren: Die Hauptkomponentenanalyse ist etabliert und wurde auf Daten Brauner Zwerge schon mehrfach angewandt. Ausgewertet wurde außerdem eine einzige Beobachtung von knapp drei Stunden an einem Tag im Juli 2023, keine Langzeitreihe und keine Vorhersage. Und erprobt ist das Vorgehen bisher an diesem Objekt, nicht an echten Exoplaneten.