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Astronomie : In diesen Sonnen brennt kein Feuer

Eine künstlerische Darstellung des Braunen Zwerges Luhmann 16B. Rekonstruiert aus Beobachtungen mit dem Very Large Telescope. Bild: ESO/I. Crossfield/N. Risinger (s

Braune Zwerge sind als Sterne gescheitert. Ihr ulkiger Name bekommt heute, zwanzig Jahre nachdem die ersten von ihnen gesichtet wurden, einen tieferen Sinn.

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          Am Ende implodiert der Jupiter. Dadurch zünden im Inneren des Gasplaneten Kernfusionsreaktionen, er wird zu einem Zwergstern, einer kleinen Sonne, und auf seinen vormals eisigen Monden wachsen Bäume. So endet „2010: Das Jahr, in dem wir Kontakt aufnehmen“, die 1984 in die Kinos gekommene Fortsetzung von Stanley Kubricks Kultfilm „2001: Odyssee im Weltraum“. Könnten entsprechend patente Außerirdische so etwas in der Realität herbeiführen?

          Ulf von Rauchhaupt

          Verantwortlich für das Ressort „Wissenschaft“ der Frankfurter Allgemeinen Sonntagszeitung.

          Tatsächlich besteht der Jupiter, über einem Kern aus Eisen und Silikaten, zu drei Vierteln aus Wasserstoff, dessen Atomkerne bei ausreichend hohen Temperaturen unter Energiefreisetzung verschmelzen, wie es in Sternen geschieht. Und wenn man Gas komprimiert, erhitzt es sich, was man bei jeder Fahrradpumpe spüren kann. Doch nicht bei extremen Drücken. Dann reagiert Materie auf weitere Erhöhung ihrer Dichte nicht mehr mit zusätzlicher Aufheizung. Das bedeutet: Es kann noch sehr viel größere Wasserstoffbälle geben als den Jupiter, in denen sich trotzdem kein stabiles Fusionsfeuer einstellt. Man nennt sie Braune Zwerge.

          Amerikanische Astronomin schlug Namen beiläufig vor

          Es war Jill Tarter, die sie vor vierzig Jahren so taufte. Die amerikanische Astronomin ist als langjährige Chefin des SETI-Instituts bekannt, das sich unter anderem für Signale außerirdischer Zivilisationen interessiert. Doch in ihrer 1975 publizierten Doktorarbeit war sie der Frage nachgegangen, woraus jene Materie im All wohl bestehen mag, die keine Strahlung emittiert, sich aber durch ihre Gravitation bemerkbar macht. Tarter erwog dafür Objekte, die größer sind als Planeten, aber kleiner als die kleinsten leuchtenden Sterne.

          Diese brauchen zur Zündung mindestens etwa 70 Jupitermassen. Das hatten der indischstämmige Astrophysiker Shiv Kumar und unabhängig von ihm die beiden Japaner Hayashi und Nakano bereits 1963 erkannt: In kleineren Gasbällen trotzen frei umherschwirrende Elektronen dem Druck der lastenden Gasmassen. Denn nach der Quantentheorie können keine zwei Elektronen genau den gleichen Zustand einnehmen, also etwa im gleichen Raumbereich die gleiche Energie besitzen. Werden sie im Zentrum eines Braunen Zwerges zu nah aneinandergequetscht, reagieren sie wie Passagiere in einer vollen U-Bahn und sträuben sich kategorisch gegen weitere Verdichtung. Da Sterne aus Gaswolken verschiedenster Größe entstehen, sollte es auch zur Bildung solcher nichtleuchtender Sterne kommen, die Kumar „Schwarze Zwerge“ nannte.

          Jill Tarter aber hoffte als beobachtende Astronomin, dass Kumars damals noch hypothetische Sternversager nicht ganz so schwarz sind. Kurz nach der Entstehung aus ihrer Gaswolke sollten sie noch genügend Hitze besitzen, um in einem tiefen Rot und später nur noch im Infrarot zu leuchten. Da „Roter Zwerg“ schon für richtige, wenn auch kleine Sterne vergeben war und „Infraroter Zwerg“ für junge Exemplare nicht passt, wurde Tarter kreativ. „Ich schlug beiläufig ,Brauner Zwerg‘ vor, als etwas auf halbem Wege zwischen Rot und Schwarz“, schreibt sie in einem Beitrag zu einem kürzlich erschienenen Tagungsband. „Später hätte ich dann bessere Gründe für diese Namenswahl gehabt.“

          Unterschied zwischen Braunem Zwerg und Gasplaneten

          Welche, das ist erst in letzter Zeit richtig klargeworden. Denn nach Tarters Promotion dauerte es noch einmal zwanzig Jahre, bis die Teleskoptechnik so weit war, dass Braune Zwerge wirklich beobachtet werden konnten. 1995 - im selben Jahr, als auch der erste Planet um einen anderen Stern als die Sonne entdeckt wurde - meldeten gleich drei Gruppen die Sichtung tiefroter Objekte: zu klein, um richtiges Sternenfeuer zu entfachen. Heute kennt man viele hundert Braune Zwerge und über 1800 extrasolare Planeten, meist Wasserstoffkugeln, ähnlich dem Jupiter. Auch Planeten glühen in ihrer Jugend und machen sich durch Wärmestrahlung bemerkbar. Selbst der Jupiter strahlt 4,6 Milliarden Jahre nach seiner Entstehung noch mehr Energie ab, als er von der Sonne bekommt. Was ist dann aber der Unterschied zwischen einem Braunen Zwerg und einem Gasplaneten?

          Theoretisch ist der Fall klar: Braune Zwerge entstehen wie Sterne, also durch den Kollaps von Gaswolken. Planeten dagegen durch Verklumpung oder Instabilitäten in Scheiben, die sich um junge Sterne bilden. Das Problem der Astronomen ist nun, dass man einem infrarot glimmenden Punkt am Himmel nicht so ohne weiteres ansieht, wie er entstanden ist. Will man aber aus der Statistik der Braunen Zwerge belastbare Schlüsse über die Details der Sternentstehung ziehen, muss man genau das wissen.

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