Braune Zwerge sind Grenzgänger unter den Himmelskörpern. Denn sie sind zu groß und warm für Planeten, aber zu massearm, um durch die Wasserstofffusion zu echten Sternen zu werden. Dadurch glimmen sie oft nur schwach im Infrarot und ähneln in Temperatur und Helligkeit den größten Vertretern der extrasolaren Gasriesen. Das macht ihre Unterscheidung schwierig, manchmal unmöglich. Gängiger Definition nach liegt die Grenze zwischen Planet und Braunem Zwerg zwar bei rund 13 Jupitermassen – dem Massenbereich, ab dem eine Deuterium-Fusion im Inneren möglich ist. Aber Astronomen haben schon mehrere Himmelskörper entdeckt, die genau auf der Grenze zwischen beiden liegen. Ob es sich bei ihnen um einen großen Gasplaneten oder aber einen Brauen Zwerg handelt, ließ sich nicht eindeutig bestimmen.
Rotation im Visier
Jetzt könnten Astronomen um Chih-Chun Hsu von der Northwestern University ein Merkmal gefunden haben, das Gasplaneten und Braune Zwerge eindeutiger voneinander trennt. Für ihre Studie hatten sie sechs extrasolare Gasriesen sowie 25 Braune Zwerge in Doppelsystemen untersucht – dadurch bewegen sich alle Testobjekte in Orbits um andere Himmelskörper und sind besser vergleichbar. Die Forschenden nahmen diese 32 Objekte mit dem hochauflösenden KPIC-Spektroskop des W.M. Keck Observatory auf Hawaii ins Visier. In den Daten analysierten sie unter anderem die Breite der Spektrallinien, die die Gashülle der Himmelskörper erzeugt. Denn dies erlaubt Rückschlüsse auf das Rotationstempo der Objekte: Je schneller sich ein Himmelkörper bewegt, desto stärker verbreitern sich seine Spektrallinien. „KPIC ist das erste Instrument, das uns solche Messungen von Merkmalen wie der Rotation ermöglicht, die vorher kaum detektierbar waren“, erklärt Hsu.
Bei den Auswertungen der Spektraldaten wurden die Astronomen fündig: „Wir haben den ersten klaren Beleg dafür gefunden, dass Gasriesen sich in ihrer Rotation von massearmen Braunen Zwergen unterscheiden“, schreibt das Team. Demnach drehen sich Planeten signifikant schneller um sich selbst als gleichalte Braune Zwerge. Ihr Rotationstempo erreicht einen höheren Protzentsatz des für eine bestimmte Größe maximal Möglichen, wie Hsu und seine Kollegen berichten. Demnach rotieren zehn Millionen Jahre alte Gasriesen im Schnitt mit 27 Prozent ihres sogenannten Breakup-Tempos, gleichalte Braune Zwerge mit vergleichbaren Orbitneigungen dagegen nur mit rund 9 Prozent. Geht man von zufälligen, nicht gleichen Orbitparametern aus, liegen die Werte bei 25 und 13 Prozent. Diese Unterschiede zeigten sich auch bei 43 weiteren Braunen Zwergen und 54 extrasolaren Gasriesen, deren Rotation in früheren Studien gemessen worden waren.
