Das JWST hat sich um Milliarden Jahre geirrt: Zwei der unheimlichsten Objekte des Weltraums befinden sich ganz in der Nähe der Erde

Junge Braune Zwerge wissen optisch durchaus noch zu beeindrucken – erst im Alter ermattet ihre Farbe und sie verschwinden nahezu gänzlich vor dem Hintergrund des Alls. (Bildquelle: Adobe Stock/Nazarii)

Wer hinauf zu den Sternen schaut, der unternimmt eine Reise – sowohl zeit- als auch räumlich. Unser Blick folgt uraltem Licht in die ferne Vergangenheit. Bisweilen geraten wir aber trotz milliardenteurem Equipment auf Abwege. Da schauen extrem kalte Objekte in unserem kosmischen Hinterhof plötzlich so aus, wie vor Energie strotzende junge Galaxien aus der Urzeit des Universums.

In einer neuen Studie entpuppen sie sich nun als etwas ganz anderes, aber nicht minder Aufsehenerregendes. Denn unter dem Mantel nichtssagender blassroter Punkte, verstecken sich zwei sogenannte gescheiterte Sterne.

Bullet-BD1 und Bullet-BD2 offenbaren ihr wahres Wesen

Das James-Webb-Weltraumteleskop (JWST) blickt ferner denn je in die Vergangenheit. Dank seiner hochempfindlichen Infrarotkameras zeichnet es Licht auf, das wir so bislang nicht zuvor beobachten konnten.

Indes drohen Verwechslungen: Denn trotz anhaltender Sensationsfunde, wie unzähliger mysteriöser roter Punkte im frühen Universum, bleibt es bloßes Licht. Die Deutung liegt bei uns – und da verwandeln sich vermeintliche Galaxien schon mal in wahrlich unheimliche Gravitationsfallen. 

Denn jetzt zeigen Forscher, dass es sich bei den Objekten Bullet-BD1 und Bullet-BD2 nicht um Galaxien von vor 13,4 Milliarden Jahren handelt, sondern um Braune Zwerge in 650 und 1.900 Lichtjahren Entfernung. Beide liegen damit innerhalb der Milchstraße und gehören zu unserer erweiterten Nachbarschaft, denn unsere Heimatgalaxie misst rund satte 100.000 Lichtjahre.

Sie gehören zur Spektralklasse Y – maximal 227 Grad Celsius in der oberen Atmosphäre und wären für unsere Augen in der Schwärze des Alls nicht auffindbar, da sie ausschließlich im infraroten Spektrum Licht abstrahlen.

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Braune Zwerge, die auskühlenden Mega-Gasbälle

Unter Braunen Zwergen versteht die Forschung ein Objekt, das weder Planet noch Stern ist. Sie tragen auch den bildhaften Namen »gescheiterte Sterne«: zu schwer für einen bloßen Gasriesen, bis knapp unter der Masse des kleinsten Sterns (roter Zwergstern, M‑Klasse).

Von der Größe her sind sie vergleichbar mit Gasriesen wie eben Jupiter – dabei jedoch deutlich schwerer und daher dichter.

Braune Zwerge leuchten nicht hell strahlend wie Sterne, sondern glimmen nur fahl (iopscience.iop.org). Die Senioren unter den Braunen Zwergen – also mehrere Milliarden Jahre alt – sind für unsere Augen quasi unsichtbar, solange keine externe Lichtquelle sie anleuchtet. Einzig junge Exemplare geben nämlich genug sichtbares Licht ab, dass sie für uns wie matt glühende Kohlen aussähen – zumindest wenn wir direkt vor ihnen stünden.

Die Grenze zwischen Bloß-ein-Gasriese und schon Brauner Zwerg liegt bei etwa 13 Jupitermassen. Damit aber M-Zwergsterne entstehen, braucht es etwa satte 75 Jupitermassen. Sterne bringen ausreichend Masse zusammen, um Gas derart zusammenzupressen, dass Atomkerne beginnen, zu fusionieren: Der stellare Fusionsofen zündet. Er beginnt, die frei werdende 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.

Es ist leichter zu verschmelzen, da es in seinem Kern ein zusätzliches Neutron trägt. Dies erleichtert den Prozess und stützt indirekt auch unsere Entscheidung auf Erden, Deuterium in zukünftigen Fusionskraftwerken zu nutzen.

Allerdings liegt in Braunen Zwergen nur wenig davon vor. Ihr kurzes Auflodern braucht den Vorrat rasch auf und für das dauerhafte Brennen des leichteren (normalen) Wasserstoffs reichen Druck und Temperatur im Inneren nicht.

Für ihre restliche Existenz zehren sie von ihrer jugendlichen Hitze. Der Braune Zwerg kühlt über die nächsten Milliarden Jahre fortwährend ab – die Masse bestimmt, wie schnell: je leichter, desto schneller, umso fahler glimmt der gescheiterte Stern.

Die aus seiner Jugend verbliebene Wärmeenergie quillt über verschiedene Prozesse extrem langsam an die Oberfläche – und dort messen wir sie als Infrarotstrahlung.

Derweil begeistert ebenfalls ein weiterer Brauner Zwerg die Forschung: CD-35 2722 B zwingt die Wissenschaft, eine komplett neue Art Weltraumobjekt zu benennen. Schuld ist ein klein-riesenhaftes Addon.

Eine logische Verwechslung

Obschon es seltsam anmutet, dass Astronomen zwei Braune Zwerge für je eine extrem junge Galaxie halten, ergibt dies in der Welt der Kosmologie Sinn. Schuld ist die Art und Weise, wie wir solch lang und weit zurückliegende Galaxien beobachten. Wir sehen ihr Licht nämlich extrem stark verschoben – ins infrarote Farbregime.

Dahinter steckt die sogenannte kosmische Rotverschiebung. Stark vereinfacht ausgedrückt streckt die stete Ausdehnung des Universums die Wellenlänge des Lichts. So rückt Licht, je länger es unterwegs ist, immer weiter in den langwelligen Bereich.

Auf Erden erleben wir ein physikalisch andersgeartetes, aber im erlebten Effekt ähnliches Phänomen: den Dopplereffekt. Schallwellen, die sich auf uns zubewegen – zum Beispiel Sirenen von Rettungswagen – kommen gestaucht, also höher daher, und sobald sie uns passiert haben und sich entfernen, gestreckt und somit tiefer.

Aufgrund ihrer geringen Oberflächentemperatur können Braune Zwerge ähnliche Messwerte hervorrufen wie ultrafrühe Galaxien, deren Licht nahezu so lange reist, wie das Universum alt ist. 

Verraten hat die Pseudosterne abseits der neu geprüften Messwerte ihre minimale Eigenbewegung. Wir beobachteten, wie sie zwischen zwei Zeitpunkten ihre Position verändert hatten – frühe Galaxien stehen aufgrund der extremen Entfernung in Zeit und Raum quasi statisch im Raum.

Irrtümer als Triumph für die Forschung

Letztlich zeigen solche Fälle von kosmischen Verwechslungen aber die Robustheit unserer Wissenschaft. Die diskutierte Studie unterstreicht die Notwendigkeit von Folgeuntersuchungen gleicher Gebiete am Himmel.

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