Planeten, Monde, Sterne – wir sehen sie am Nachthimmel. Doch jetzt haben Forscher eine komplett neue Klasse von Objekten aufgetan. (Adobe Firefly, generative KI)

Das Universum kettet den Mond an die Erde. Geschmiedet durch Gravitation gibt es vor ihr für unseren Trabanten kein Entkommen. Die Erde selbst liegt in den Ketten der Sonne, ebenso wie all die anderen Planeten, Asteroiden und Kometen. Dieses Muster wiederholt sich unzählige Male dort draußen um andere Sterne – doch jetzt haben wir erstmals eine Abweichung davon entdeckt.

Forscher haben ein massereiches Objekt beobachtet, das in 72 Lichtjahren Entfernung einen düsteren Giganten umkreist. Das Duo weicht derart von allem uns Bekannten ab, dass es eine Ergänzung der Lehrbücher erzwingt.

Gekettet an einen düsteren Giganten

Der etwa eine halbe Sonnenmasse schwere Stern CD-35 2722 A hat einen Begleiter: CD-35 2722 B. Und diesen umkreist wiederum ein gasförmiger Körper mit einer Masse von mindestens rund 0,9 Jupitern. Für einen Umlauf braucht er etwa 170 Tage. Doch weder letzteres Objekt noch CD-35 2722 B entsprechen dem Erwartbaren.

Denn CD-35 2722 B ist nämlich gar kein Stern, sondern ein Brauner Zwerg mit um die 31 Jupitermassen. Darunter verstehen Forscher gescheiterte Sterne: zu schwer für einen bloßen Gasriesen, aber weit entfernt von der Masse selbst der kleinsten Sterne (rote Zwergsterne, M-Klasse). Von der Größe her sind sie indes durchaus vergleichbar mit Gasriesen wie eben Jupiter – dabei jedoch deutlich dichter und daher schwerer.

Ehe wir zu dem mysteriösen Objekt in seinem Orbit kommen, schauen wir uns die Natur von Braunen Zwergen an – nur so erschließt sich uns nämlich die wahre Tragweite des neuesten Rätsels der Astronomie.

So stellt sich ein Künstler das 72 Lichtjahre entfernte System vor. Rechts der junge Braune Zwerg – wenn auch wohl etwas zu hell glühend –, in der Mitte der Exosatellit und im Hintergrund der reguläre Stern vom Typ M. (Bildquelle: ESO/M. Kornmesser)

Braune Zwerge leuchten nicht hell strahlend wie Sterne, sondern glimmen nur fahl. Ohne das Licht von CD-35 2722 A wäre der Braune Zwerg für unser bloßes Auge nahezu unsichtbar. Einzig junge Braune Zwerge gäben nämlich genug sichtbares Licht ab, dass sie für uns wie matt glühende Kohlen aussähen – zumindest wenn wir direkt vor ihnen stünden.

Die Grenze zwischen Nur-Gasriese und Brauner Zwerg liegt bei etwa 13 Jupitermassen. Damit aus ihnen M-Zwergsterne werden, braucht es etwa 75 Jupitermassen. Sterne bringen ausreichend Masse zusammen, um Gas derart zusammenzupressen, dass Atomkerne beginnen zu fusionieren: Der galaktische Hochofen zündet. Der Stern beginnt die freiwerdende Energie in Form von Licht abzustrahlen.

Braune Zwerge verfügen kurz nach ihrer Ausformung ebenfalls über genügend Druck, um die Kernfusion einzuleiten. Sie scheitern jedoch daran, das Fusionsfeuer am Laufen zu halten. Es lodert nur für kosmisch kurze Zeiträume (wenige Millionen Jahre) auf, ehe es erlischt. Den Grund hierfür finden wir beim Brennstoff. Braune Zwerge fusionieren das Wasserstoffisotop Deuterium – was auch wir in Fusionskraftwerken nutzen wollen.

Es ist leichter zu verschmelzen, da es deutlich schwerer ist als normaler Wasserstoff . Es fusioniert bereits bei geringerem Druck, allerdings liegt nur wenig davon vor. Das kurze Auflodern des Braunen Zwerges braucht den Vorrat rasch auf und für das eigentliche dauerhafte Brennen des Wasserstoffs reicht der Druck im Inneren des riesenhaften Gasballes nicht.

1:45 Wie bekommen Planeten ihre Namen? Ein NASA-Experte erklärt es

Autoplay

Für ihre restliche Existenz zehren sie von ihrer jugendlichen Hitze. Der braune Zwerg kühlt über die nächsten Milliarden Jahre fortwährend ab – bis zu einem bestimmten Punkt. Die Masse bestimmt quasi die Untergrenze der Temperatur und damit auch über ihre verbleibende Leuchtkraft: je schwerer, desto wärmer/heller der gescheiterte Stern. Denn auch wenn das Fusionsfeuer schon lange nicht mehr brennnt, erzeugen Braune Zwerge im Vergleich zu Gasriesen durchaus eigene Hitze. Der Grund: Kompression durch die auf den Kern wirkende Schwerkraft.

Durch sein eigenes Gewicht quetscht der Braune Zwerg seinen Kern immer noch ausreichend, dass allein durch das Zusammenpressen des Materials Wärmeenergie frei wird. Diese quillt über verschiedene Prozesse extrem langsam an die Oberfläche – und dort messen wir sie als Infrarotstrahlung. Unseren bloßen Augen entzieht sich der gealterte Braune Zwerg dann aber völlig. Es braucht die Resthitze der einstigen, aber heute erloschenen Fusion, damit er für uns zumindest matt glimmt.

Ringen um einen Namen für Begleiter des Braunen Zwerges

Nun umkreist den Braunen Zwerg CD-35 2722 B aber ein Gasriese – wohl in etwa so massiv wie unser Jupiter. An sich ein klarer Fall und doch bringt uns seine Entdeckung in die Bredouille. Denn wir können ihn nicht wirklich in unser astronomisches Weltbild einsortieren. Der Gasball springt aus jeder Schublade direkt wieder heraus, in die wir ihn zu stecken versuchen:

Er ist selbstverständlich kein Stern.
Er ist allerdings auch kein Planet, denn Planeten umkreisen auf einer eigenen Bahn einen Stern. Der Braune Zwerg ist aber kein Stern.
Er ist aber auch kein Mond. Denn Monde umkreisen Planeten. Der Braune Zwerg gilt aber eben auch nicht als Planet, denn dafür ist er schlicht zu massiv.

Deshalb nennt die Wissenschaft das neue Objekt derzeit nur Exosatellit – was so viel heißt wie: ein Objekt, das sich außerhalb unseres Sonnensystems (Exo) auf einer Umlaufbahn um ein anderes massiveres Objekt befindet (Satellit).

Forscher erspähten das neuartige Objekt übrigens durch die sogenannte Radialgeschwindigkeitsmethode. Hierbei fokussierten sie sich auf den Braunen Zwerg und ertappten ihn bei winzigsten Zuckungen. Denn auch wenn er den Exosatelliten in Gravitations-Ketten gelegt hat, zieht dieser fortwährend an diesen – und lässt den Braunen Zwerg minimal wackeln. Stellt es euch vor wie einen kleinen Toypudel, der an der Leine in Händen eines 200 Kilo schweren Bodybuilders zerrt.

Vertraut und doch bisher unaufspürbar

Für uns alltäglich, doch für Astronomen praktisch unsichtbar sind derweil echte Exomonde, also Trabanten von Planeten um fremde Sterne. Allein im Sonnensystem kennen wir 400, die meisten umkreisen Saturn (satte 274 Stück).

Außerhalb unserer kosmischen Heimat machen sie sich aber rar. Der Professor David Kipping stand nach fast 16-jähriger Suche kürzlich vor dem scheinbaren Durchbruch. Letztendlich sah aber auch er ein, um den Gasriesen Kepler-167e keinen Mond gefunden zu haben – noch nicht. Alles zu seiner Suche, der Technik dahinter und weshalb sich uns Exomonde bisher nahezu perfekt entziehen, erfahrt ihr in zwei oben verlinkten, ausführlichen Texten.