Versteck te Zwergst erne in unserer Nachbar schaft Ralf- Dieter Scholz Astrophy sikalisch es Institut Potsdam Lange Nacht der Sterne am AIP, 10. Septem ber 2005

Proxima Centauri – der nächste Stern roter Zwergst ern (Spektra ltyp M5, Entfernu ng etwa 4 Lichtjahr e) auf drei Archivau fnahmen : Blaufilter Infrarotfil ter Rotfilter jede Aufnah me zeigt Himmels auschnit von 2 mal 2 Bogenmi nuten Eigenbe wegung von etwa 4 Bogense kunden pro Jahr!

Wi nke lme ssu ng am Hi m mel sphärisc hes Koordin atensyst em (z.B. Äquatori alsystem ): 2 Winkelk oordinat en Rektasz ension (0 bis 24 Stunden bzw. 360 Grad) Deklinati on (−90 bis +90 Grad) 1 Grad = 60 Bogenmi nuten = 3600 Bogense kunden 3. Koordin ate = Entfernu ng

Gr öß env erh ältn iss e am Hi m mel M31: ~4˚, (1˚=60‘= 3600“) Mond: 31‘, Jupiter: max. 48“ M31 Androm eda- Galaxie MondMond + Jupiter (vergröß ert)

Der sic htb are Ste rne nhi m mel : kei ne Zw erg ste rne zu seh en! vor wie ge nd wei t ent fer nte hei ße + Rie sen ste rne we nig e rot e Ste rne (z. B. rot er Rie se Bet elg eus e im Ori on)

Riesen, Zwerge,... – sagenha fte Welt der Sterne Hertzspr ung- Russel- Diagram m (HRD) bzw. Farben- Helligkei ts- Diagram m (FHD) hellste Sterne am Himmel: tatsächli che Mehrheit der Zwergst erne: Fortsetz ung: L T Y? (braune Zwerge)... Unterzw erge (nicht eingezei chnet)

Gr öß env erg leic h mit So nn ens yst em gewaltig e Entfernu ngen zwische n den Sternen! (s. zwers.or g/free/un iverse/)

Die Schwieri gkeit der Entfernu ngsmes sung Sternbe wegung am Himmel: Eigenbe wegung (linear) + parallakt ische Bewegu ng (Ellipse) trigonom etrische Parallax e: 1 Bogense kunde (arcsec) entspric ht 1 pc Entfernu ng (3.26 Lichtjahr e) Problem : Messge nauigkei t: sehr kleine Winkel, milli- arcsec (mas) lange Messrei hen (mehrer e Jahre) notwend ig um Eigenbe wegung von Parallax e zu trennen

Indi z für Nä he: gro ße Eig en be we gu ng ● Eige nbe weg ung (EB bzw. “µ”) = sche inba re Bew egu ng an der Him mels sph äre (Bog ens eku nde n pro Jahr : arcs ec/y r) ● tats ächli che Ges chwi ndig keit [in km/s ] ergi bt sich erst bei bek annt er Entf ernu ng von der Son ne: vtan = 4.76 · µ · d [d in pc] ● typis che relat ive Ges chwi ndig keit der Ster ne im lokal en Spir alar m (in der Sch eibe ) der Milc hstr aße ~ 40 km/s ● typis cher Sch eibe n- Ster n mit µ = 1 arcs ec/y r liegt bei d ~ 10 pc ● Halo - Ster ne hab en ~5x höh ere Ges chwi ndig keit relat iv zur Son ne!

Be suc h aus de m Hal o der Gal axi s SS SP M J14 44 − Bei de m am AIP ent dec kte n Unt erz wer gst ern mit der ext re me n Eig en be we gu ng von 3.5 arc sec /yr ha nd elt es sic h wa hrs che inli ch um das der Erd e näc hst e Hal o- Obj ekt, das zur Zei t uns ere Na chb ars cha ft dur chq uer t

Ste rne mit ge na u ge me sse ne n Ent fer nu ng en HRD- FHD für ca Sterne vom Hipparc os- Satellite n vermess en + etwa 1000 Sterne mit erdgebu ndenen Teleskop en rote (und weiße ?) Zwergst erne deutlich unterrep räsentier t! zwers.or g/free/un iverse/

Ver bor ge ne Ste rns yst em e in uns ere r Nä he innerhal b von 5 pc: 44 Systeme (vollstän dig) Henry et al. (1997) aber: 3 Neuentd eckunge n seitdem! ! innerhal b von 10 pc: 229 identifizi ert 130 unerkan nt (36%) Henry et al. (1997) innerhal b von 25 pc: ~2000 bekannt e Systeme ~3500 verborge ne (63%) Henry et al. (2002) Annahm en: 1) gleichm äßige Verteilun g 2) Vollstän digkeit bis zu 5 pc ??

Pro gn ose für zuk ünf tige Ent dec kun ge n Aufsum mierte Zahl der Sternsys teme in Abhängi g-keit von der Entfernu ng (1/Parall axe = Entfernu ng) schwarz e Kreise: heute bekannt e Sternsys teme rote Linie: Vorauss age ausgehe nd von unserer Kenntnis bis 5 pc bei an- genomm ener gleich- bleibend er Sterndic hte bis 10 pc Henry et al. (1997)

Wa s ma cht die Na chb ars ter ne inte res san t? ● die näc hste n Vert reter vers chie den er Ster ntyp en lass en sich am best en im Deta il unte rsuc hen ● viele Met hod en zur Suc he nac h Plan eten um and ere Ster ne funk tioni eren nur bei nah en Obje kten ● neu artig e leuc hsch wac he Obje kte (rote und brau ne Zwe rge/ Unte rzwe rge + kalte weiß e Zwe rge) wer den entd eckt – best e Cha nce n in unm ittelb arer Näh e ● volls tänd iges Bild der Vert eilun g vers chie den er Ster nkla ssen (nac h Mas se, Alter, Ges chwi ndig keit, etc.), Stati stik von Dop pel- und Meh rfac hsys tem en – nur in der Son nen umg ebu ng mög lich

Su ch- We rkz eu ge für na he rot e Zw erg e Entdeck ung eines roten Zwergst erns (LHS 2090) in nur 6 pc Entfernu ng durch Kombina tion Eigenbe wegung + auffällig rote Farbe (Bestätig ung durch spektros kopische Beobach tung) Scholz, Meusing er & Jahreiß (2001) Alte Kataloge (z.B. + neue infrarote Himmels - Luyten Half Second durchmu sterung (Two Micron = LHS) und Archive All Sky Survey = 2MASS) Eigenbe wegung enorme Helligkei t im infrarote n Licht

Ab hä ngi gke it der abs. Hel ligk eit vo m Sp ekt ralt yp Eichkurv e aus Scholz, Meusing er & Jahreiß (2005) Die absolute Helligkei t M ist die Helligkei t, die ein Stern hätte, wenn wir ihn aus einer Entfernu ng von 10 pc beobach ten würden. Aus der Differenz scheinb are−abs olute Helligeit (m−M) lässt sich die Entfernu ng d berechn en: m−M=5 log (d/10pc) photome trische oder spektros kopische Entfernu ng! (wesentli ch einfache r zu bestimm en als die trigonom etrische Parallax e)

Sp ekt ren spä ter Sp ekt ralt ype n (rot e+ bra un e Zw erg e) Kirkpatri ck et al. (1999) neue Spektralt ypen L und T in Fortsetz ung der Reihe OBAFG KM erst in letzten Jahren definiert Objekte mit ~ <1000 K Oberfläc hentemp eratur noch kühler als die bis dahin bekannt en roten Zwerge (M- Zwerge)

Unt ers che idu ng Bra un er Zw erg e von Ste rne n ( tron.berk eley.edu/ ~stars/b dwarfs/) Masse in Sonnen massen: Kritische Masse (0.08 Msonne) für Sterne nicht erreicht, deshalb keine Kernfusi onsproz esse schwach leuchten d, rote Farbe (geringe Oberfläc hentemp eratur), Methan, Lithium,... (s. Spektre n), Masse aber nur selten messbar !

Ent dec kun g des bis her näc hst en Bra un en Zw erg s Scholz et al. (2003) EB+Par allaxe+B ahnbew egung (Simulati on)... auf gel öst als Do pp els yst em McCaug hrean et al. (2004) bei Suche nach Objekte n mit hoher EB mit Hilfe adaptive r Optik am VLT 0.7 arcsec

+Ba, Bbhohe Dunkelzi ffer für Braune Zwerge! >90% unerkan nt!