Braune Zwerge gelten als kosmische Verlierer. Bei ihrer Entstehung haben sie zu wenig Masse abbekommen, um im Innern das Sonnenfeuer zu zünden. Die extrem leuchtschwachen Gaskugeln strahlen nur die bei der Entstehung aufgenommene Energie ab und befinden sich irgendwo im Niemandsland zwischen Stern und Planet. Dennoch zeigen sie uns ganz vertraute Phänomene, staunt Christiane Helling, Astrophysikerin an der renommierten Universität von St. Andrews in Schottland:
""Wir haben auf der Erde Wasserwolken. Auf Braunen Zwergen sind es eben eher Edelsteinwolken aus Silikaten und Eisenverbindungen oder eben auch Korundverbindungen, und wenn es bestimme Einschlüsse gibt, wird es sehr schnell zu Edelsteinen in Verbindung mit Wasser oder Chromeinschlüssen oder so etwas.""
Für Wasserwolken ist es auf den Braunen Zwergen meist zu heiß, Wasser kommt dort nur als Dampf vor. Braune Zwerge haben typischerweise eine Oberflächentemperatur von einigen hundert bis über tausend Grad Celsius. Doch ist das kühl genug, um andere Stoffe kondensieren zu lassen. Die Edelsteinwolken sind nicht bloße Theorie. Zwar ist die genaue Beobachtung der leuchtschwachen Braunen Zwerge sehr schwierig, doch gibt es erste Hinweise auf dichte Wolken in diesen Objekten. Zudem bekommen Christiane Helling und ihr Team Hilfe von nahen Verwandten der Braunen Zwerge, die sich viel einfacher untersuchen lassen:
"Viel schöner und viel eindrucksvoller sind Beobachtungen auf Exoplaneten. Man macht Transmissionsbeobachtungen und schaut im Wesentlichen durch die Atmosphäre durch und stellt fest, dass man nicht mehr das Gas sieht. Und wenn man nicht mehr das Gas sieht, dann muss da halt etwas sein, was dort absorbiert. Das sind hoch liegende Wolken. Die haben wir im Prinzip schon vor acht Jahren vorhergesagt. Jetzt ist es sehr schön, dass die Leute endlich darauf kommen und sagen, ja wir haben hoch liegende Silikatwolken in Exoplaneten gefunden."
Bei den Wolken auf Braunen Zwergen oder auf Exoplaneten, die ferne Sterne umkreisen, arbeiten Astronomen und Chemiker eng zusammen. Nur mit den Daten aus dem Labor, mit Simulationsrechnungen im Computer und mit den Beobachtungen im Kosmos lässt sich genau verstehen, was in den äußeren Gasschichten dieser Körper passiert. In jedem Fall geht es dort aufregender zu, als sich die meisten Forscher vor Kurzem noch haben vorstellen können. Christiane Helling:
"Was wir von der Erde wissen, ist, dass Wolken immer mit Blitzen, also mit Gewittern, verbunden sind. Man hat Beobachtungen von Braunen Zwergen, die man nicht wirklich einordnen kann, zum Beispiel wirklich sporadische Radioemissionen, die man überhaupt nicht einordnen kann. Man hat keine Idee, wo die herkommen. Man weiß aber von Gewittern auf der Erde, dass die mit Radioemissionen verbunden sind. Und man weiß auch von den Planeten im Sonnensystem, dass die Gewitter haben und dass die insbesondere über Radioemissionen beobachtet werden. Deshalb ist jetzt die Idee, unser Wolkenbildungsmodell dahin zu erweitern, dass man schaut, ob Gewitter in edelsteinhaltigen Wolken auch möglich sind."
Sind die mysteriösen Radiomessungen ein Beleg dafür, dass über den Himmel von Braunen Zwergen Blitze aus Silikatwolken zucken? Jagen heftige Stürme rund um diese auf den ersten Blick so langweiligen Objekte im Weltall? Der Europäische Forschungsrat hat die Arbeit von Christiane Helling als so bedeutend eingeschätzt, dass er sie fünf Jahre lang mit mehr als einer Million Euro unterstützt. Ziel ist der Aufbau einer Arbeitsgruppe, die ausgerechnet bei den Braunen Zwergen, den vermeintlichen kosmischen Verlierern, einer der größten Fragen der Wissenschaft nachgeht:
"Man kann sich halt überlegen, dass diese ganze Gewitterbildung schon auch wichtig ist, um möglicherweise die Entstehung von Leben zu untersuchen. Man kennt das Miller-Urey-Experiment, das ist nichts anderes, als einen Blitz durch ein völlig unreaktives Gas-Flüssigkeitsgemisch zu jagen. Wenn wir jetzt wissen, dass die Braunen Zwerge auch Blitze und Gewitter bilden, kann sich natürlich fragen, inwiefern sich das auf die lokale Gasphasenchemie auswirkt. Und inwiefern dann tatsächlich größere Biomoleküle gebildet werden können. Das ist natürlich noch ein besonderer Kick bei dem Projekt."
""Wir haben auf der Erde Wasserwolken. Auf Braunen Zwergen sind es eben eher Edelsteinwolken aus Silikaten und Eisenverbindungen oder eben auch Korundverbindungen, und wenn es bestimme Einschlüsse gibt, wird es sehr schnell zu Edelsteinen in Verbindung mit Wasser oder Chromeinschlüssen oder so etwas.""
Für Wasserwolken ist es auf den Braunen Zwergen meist zu heiß, Wasser kommt dort nur als Dampf vor. Braune Zwerge haben typischerweise eine Oberflächentemperatur von einigen hundert bis über tausend Grad Celsius. Doch ist das kühl genug, um andere Stoffe kondensieren zu lassen. Die Edelsteinwolken sind nicht bloße Theorie. Zwar ist die genaue Beobachtung der leuchtschwachen Braunen Zwerge sehr schwierig, doch gibt es erste Hinweise auf dichte Wolken in diesen Objekten. Zudem bekommen Christiane Helling und ihr Team Hilfe von nahen Verwandten der Braunen Zwerge, die sich viel einfacher untersuchen lassen:
"Viel schöner und viel eindrucksvoller sind Beobachtungen auf Exoplaneten. Man macht Transmissionsbeobachtungen und schaut im Wesentlichen durch die Atmosphäre durch und stellt fest, dass man nicht mehr das Gas sieht. Und wenn man nicht mehr das Gas sieht, dann muss da halt etwas sein, was dort absorbiert. Das sind hoch liegende Wolken. Die haben wir im Prinzip schon vor acht Jahren vorhergesagt. Jetzt ist es sehr schön, dass die Leute endlich darauf kommen und sagen, ja wir haben hoch liegende Silikatwolken in Exoplaneten gefunden."
Bei den Wolken auf Braunen Zwergen oder auf Exoplaneten, die ferne Sterne umkreisen, arbeiten Astronomen und Chemiker eng zusammen. Nur mit den Daten aus dem Labor, mit Simulationsrechnungen im Computer und mit den Beobachtungen im Kosmos lässt sich genau verstehen, was in den äußeren Gasschichten dieser Körper passiert. In jedem Fall geht es dort aufregender zu, als sich die meisten Forscher vor Kurzem noch haben vorstellen können. Christiane Helling:
"Was wir von der Erde wissen, ist, dass Wolken immer mit Blitzen, also mit Gewittern, verbunden sind. Man hat Beobachtungen von Braunen Zwergen, die man nicht wirklich einordnen kann, zum Beispiel wirklich sporadische Radioemissionen, die man überhaupt nicht einordnen kann. Man hat keine Idee, wo die herkommen. Man weiß aber von Gewittern auf der Erde, dass die mit Radioemissionen verbunden sind. Und man weiß auch von den Planeten im Sonnensystem, dass die Gewitter haben und dass die insbesondere über Radioemissionen beobachtet werden. Deshalb ist jetzt die Idee, unser Wolkenbildungsmodell dahin zu erweitern, dass man schaut, ob Gewitter in edelsteinhaltigen Wolken auch möglich sind."
Sind die mysteriösen Radiomessungen ein Beleg dafür, dass über den Himmel von Braunen Zwergen Blitze aus Silikatwolken zucken? Jagen heftige Stürme rund um diese auf den ersten Blick so langweiligen Objekte im Weltall? Der Europäische Forschungsrat hat die Arbeit von Christiane Helling als so bedeutend eingeschätzt, dass er sie fünf Jahre lang mit mehr als einer Million Euro unterstützt. Ziel ist der Aufbau einer Arbeitsgruppe, die ausgerechnet bei den Braunen Zwergen, den vermeintlichen kosmischen Verlierern, einer der größten Fragen der Wissenschaft nachgeht:
"Man kann sich halt überlegen, dass diese ganze Gewitterbildung schon auch wichtig ist, um möglicherweise die Entstehung von Leben zu untersuchen. Man kennt das Miller-Urey-Experiment, das ist nichts anderes, als einen Blitz durch ein völlig unreaktives Gas-Flüssigkeitsgemisch zu jagen. Wenn wir jetzt wissen, dass die Braunen Zwerge auch Blitze und Gewitter bilden, kann sich natürlich fragen, inwiefern sich das auf die lokale Gasphasenchemie auswirkt. Und inwiefern dann tatsächlich größere Biomoleküle gebildet werden können. Das ist natürlich noch ein besonderer Kick bei dem Projekt."