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Foto: ESO/M. Kornmesser, L. Calzada
Astronomen haben durch die Untersuchung der starken und schnellen Winde von Planeten außerhalb unseres Sonnensystems erstmals Hinweise auf Magnetfelder gefunden. Dies ist die erste direkte Messung der Magnetfeldstärke eines Exoplaneten und ein bedeutender Fortschritt in der Exoplanetenforschung.
Da das Leben auf der Erde durch die Magnetosphäre unseres Planeten ermöglicht wird, die ihn vor schädlicher Sonnenstrahlung schützt, könnte diese Forschung auch bei der Suche nach Leben außerhalb des Sonnensystems nützlich sein.
Mithilfe des Very Large Telescope (VLT) und des Gemini-Nord-Teleskops maß das Forscherteam die Windgeschwindigkeiten von sieben extrem heißen, gezeitenverriegelten Gasriesen-Exoplaneten, die Jupiter ähneln. Das bedeutet, dass sie eine konstant heiße «Tagseite» und eine kühlere, dem Weltraum zugewandte «Nachtseite» besitzen. Die gemessenen Windgeschwindigkeiten reichen von 7.194 km/h (4.470 mph) bis zu erstaunlichen 24.993 km/h (15.530 mph). Zum Vergleich: Die schnellsten jemals auf Jupiter gemessenen Winde erreichten lediglich etwa 1.496 km/h (930 mph). Wissenschaftler vermuten, dass die Magnetfelder dieser Exoplaneten diese Winde antreiben.
Dieses Bild zeigt die magnetische Aktivität des Exoplaneten. | Bildnachweis: ESO/M. Kornmesser, L. Calçada
Astronomen haben durch die Untersuchung der starken und schnellen Winde von Planeten außerhalb unseres Sonnensystems erstmals Hinweise auf Magnetfelder gefunden. Dies ist die erste direkte Messung der Magnetfeldstärke eines Exoplaneten und ein bedeutender Fortschritt in der Exoplanetenforschung.
Da das Leben auf der Erde durch die Magnetosphäre unseres Planeten ermöglicht wird, die ihn vor schädlicher Sonnenstrahlung schützt, könnte diese Forschung auch bei der Suche nach Leben außerhalb des Sonnensystems nützlich sein.
Mithilfe des Very Large Telescope (VLT) und des Gemini-Nord-Teleskops maß das Forscherteam die Windgeschwindigkeiten von sieben extrem heißen, gezeitenverriegelten Gasriesen-Exoplaneten, die Jupiter ähneln. Das bedeutet, dass sie eine konstant heiße «Tagseite» und eine kühlere, dem Weltraum zugewandte «Nachtseite» besitzen. Die gemessenen Windgeschwindigkeiten reichen von 7.194 km/h (4.470 mph) bis zu erstaunlichen 24.993 km/h (15.530 mph). Zum Vergleich: Die schnellsten jemals auf Jupiter gemessenen Winde erreichten lediglich etwa 1.496 km/h (930 mph). Wissenschaftler vermuten, dass die Magnetfelder dieser Exoplaneten diese Winde antreiben.
«Dieser Durchbruch eröffnet völlig neue Horizonte in der Exoplanetenforschung. Zum ersten Mal können wir die magnetischen Umgebungen anderer Welten vergleichen – ein wichtiger Schritt, um zu verstehen, welche Planeten bewohnbar bleiben, Wasser enthalten und vielleicht sogar eines Tages Leben, wie wir es kennen, beherbergen könnten», sagte Teammitglied Julia Seidel, Astronomin am Lagrange-Laboratorium der Sternwarte Côte d'Azur in Frankreich, in einer Erklärung.
Je heißer der Planet, desto stärker seine Winde.
Zu Beginn der Studie berücksichtigte das Team Magnetfelder überhaupt nicht. Das ursprüngliche Ziel war es, herauszufinden, ob die Winde auf allen heißen Planeten gleich sind. Die Forscher wurden jedoch neugierig, als sie entdeckten, dass die Windgeschwindigkeiten offenbar von der Temperatur des Planeten abhängen. Überraschenderweise stellte das Team fest, dass die Winde umso schneller und stärker sind, je kälter der Planet ist.
«Das ist völlig kontraintuitiv, denn unter sonst gleichen Bedingungen besitzen heiße Planeten mehr Energie, um Winde zu beschleunigen!», erklärte Teammitglied Vivienne Parmentier in einer Stellungnahme. «Irgendetwas muss die Windgeschwindigkeit auf heißeren Objekten verringern.».
Die hier abgebildeten Planeten sind Gasriesen wie Jupiter, aber sie sind gezeitenverriegelt: Eine Seite ist ständig dem Stern zugewandt und daher viel heißer als die andere. Dieser Temperaturunterschied erzeugt starke Winde von der Tag- zur Nachtseite. Wir erwarten, dass diese Winde auf Planeten mit höherer Temperatur stärker sind, da diese mehr Energie zur Verfügung haben. Dies zeigt sich in der oberen Reihe des Diagramms: Der heißere Planet rechts hat stärkere Winde, die hier durch das Geschwindigkeitsmessgerät angezeigt werden. In der unteren Reihe des Diagramms hat der heißere Planet rechts schwächere Winde als der kühlere Planet. | Quelle: ESO/M. Kornmesser, L. Calçada
Parmentier und seine Kollegen kamen zu dem Schluss, dass dieser unerwartete umgekehrte Zusammenhang zwischen Temperatur und Windgeschwindigkeit auf die globalen Magnetfelder dieser Planeten zurückzuführen ist. Diese Felder wirken wie Bremsen und verlangsamen geladene Teilchen. Das bedeutet, dass die Windgeschwindigkeit zur Bestimmung der Stärke der Magnetfelder dieser Exoplaneten genutzt werden kann.
Das Team fand heraus, dass die Magnetfelder von sieben Exoplaneten etwa viermal stärker sind als die des Gasriesen Saturn in unserem Sonnensystem und etwa halb so stark wie die des Jupiters. Das bedeutet, dass diese Welten ebenfalls atemberaubende und farbenprächtige Polarlichter beherbergen könnten, die die Nord- und Südlichter der Erde in den Schatten stellen.
«Hier auf der Erde kennen wir die Schönheit der Nord- und Südlichter. Sie entstehen, wenn Teilchen der Sonne mit unserem Magnetfeld kollidieren und zu den Polen gelenkt werden, wo sie mit Gasen in der Atmosphäre zusammenstoßen und farbenprächtige Schauspiele in Grün, Rosa und Violett erzeugen», erklärte Bibiana Prinot, Mitglied des Forschungsteams der Europäischen Südsternwarte (ESO) in Garching, in einer Stellungnahme. «Ich stelle mir gerne vor, dass der Himmel auf manchen dieser Welten nicht nur mit Sternen, sondern auch mit riesigen, farbenprächtigen Lichtvorhängen erfüllt ist, die über einen Planeten tanzen, der zur Hälfte in ewigen Tag und zur Hälfte in endlose Nacht gehüllt ist.».
Die Ergebnisse des Teams wurden am Dienstag (2. Juni) in der Fachzeitschrift Nature Astronomy veröffentlicht.