Metallwolken und Eisenregen

Aber nicht nur die rätselhaften Planemos des „Zwischenreichs“, auch die „normalen“ Braunen Zwerge haben noch immer einiges an Überraschungen zu bieten. Denn an ihrer Oberfläche geht es alles andere als ruhig zu. Stattdessen toben dort Stürme, die selbst den Großen Roten Fleck auf dem Jupiter und alle irdischen Hurrikans zusammen weit in den Schatten stellen.

Entdeckt haben dies 2008 die Astronomen Adam Burgasser und Katharina Lodders vom Labor für planetare Chemie an der Washington Universität in St. Louis. Sie nutzten die Daten von Infrarotteleskopen und mathematische Modelle um zu erforschen, was sich an der Oberfläche der im Laufe ihres Lebens allmählich auskühlenden Braunen Zwerge abspielt.

Brauner Zwerg des L-Typs, in dem vielleicht noch die Deuteriumfusion für Wärme sorgt. © IPAC / Caltech, Robert Hurt

Regentropfen aus flüssigem Eisen

Aus den Infrarotspektren ist bekannt, dass die Atmosphäre der „verhinderten Sterne“ vor allem Gase, darunter auch Eisen und Silikate, enthält. Bei Temperaturen um 2.000°C, wie sie für sehr junge Braune Zwerge in der Phase der Deuteriumfusion typisch sind, liegt das Eisen im gasförmigen Zustand vor. Doch das bleibt nicht so, wie die Modellrechnungen jetzt enthüllten. Kühlt der glühende Gasball ab, kondensiert dieses Eisen und bildet dichte Wolken und Tropfen von flüssigem Eisenregen. „Wir verbinden Wolken immer mit Planeten wie Erde oder Jupiter, es ist daher ziemlich seltsam, sich eine Wolke auf einem Stern vorzustellen“, so Burgasser. Und aus diesen Wolken regnet es nicht nur ein paar Eisentropfen, es schüttet in sturmgepeitschten Starkregengüssen.

Rätselhafte Wärmeschübe

Das zeigte sich, als Burgasser und seine Kollegen in den Teleskopdaten auf eine Ungereimtheit stießen: Eigentlich müssten Braune Zwerge im Infrarotlicht umso dunkler erscheinen, je älter sie sind und je stärker sie abkühlen. Doch in vielen Fällen war es genau umgekehrt, die älteren, kühleren Zwerge leuchteten oft heller als die jungen. Aber warum? Nach Ansicht der Forscher gibt es dafür nur eine Erklärung: gewaltige Turbulenzen in der Atmosphäre, mit anderen Worten Stürme.

Jupiters Stürme: Temperaturen und Wolkenfarben © ESO

„Diese Braunen Zwerge sind viel heller als sie sein sollten, und die einzige Möglichkeit, wie das passieren kann, ist etwas, das die Wolken schnell verschwinden lässt“, so Burgasser. Denn die kondensierenden Eisenwolken schirmen einen Teil der Wärme aus dem Inneren des Braunen Zwergs ab und dämpfen damit seine Strahlung. Wenn aber Stürme diese Wolken zerstreuen und zum heftigen Abregnen bringen, dann ist der „Himmel“ klar und die heißere Oberfläche des verhinderten Sterns liegt wieder frei.

Mega-Stürme als Wolkenvernichter

Zwar regnen die Wolken auch von alleine im Laufe der Zeit ihre Eisenfracht als „Regen“ ab, dieser Prozess dauert jedoch nach Schätzungen der Wissenschaftler nahezu eine Milliarde Jahre. Die beobachteten „Wärmeschübe“ dagegen ereignen sich dagegen hundert Mal so schnell, vermutlich innerhalb von gerade einmal zehn Millionen Jahren. Vermutlich kommt es immer dann zu solchen „Sturmphasen“, wenn sich die Eisenwolken abkühlen und dadurch in bewegtere Bereiche der Sternenatmosphäre absinken.

Noch allerdings gibt es dazu reichlich offene Fragen und auch eine Bestätigung per Teleskopaufnahme steht noch aus. „Wir haben noch keine Teleskope, die stark genug sind um die Oberfläche dieser Objekte aufzulösen“, so Burgasser. „Deshalb gibt es keine Möglichkeit, die Wolken auf Braunen Zwergen direkt zu beobachten.“ In den nächsten zehn bis 15 Jahren aber, so schätzt der Forscher, könnte sich dies ändern. Und dann, so ist er sich sicher, warten noch einige Überraschungen auf uns.

Nadja Podbregar
Stand: 07.05.2010