Dienstag, 9. August 2011

Studie ergründet Polarlichter auf fernen Welten

Künstlerische Darstellung der Aurorae (Polar- bzw. in diesem Falle eher "Äquatorlichter") auf einem "hot Jupiter" mit zwei hypothetischen Monden vor dem Hintergrund eines sonnenähnlichen Sterns. | Copyright: David A. Aguilar, (CfA)

Cambridge/ USA - Auf der Erde sorgen Polarlichter über den Polregionen für spektakuläre Himmelsschauspiele. Eine aktuelle Studie hat sich nun der Frage angenommen, wie sich die farbenprächtigen Phänomene auf fernen Gasriesen austoben würden. Diese könnten 100 bis 1000 Mal heller sein, als ihre irdischen Gegenstücke. Die Ergebnisse der Untersuchungen haben auch Auswirkungen auf die Lebensfreundlichkeit kleiner felsiger Himmelskörper in entsprechenden Systemen.

Im Gegensatz zu den Nord- und Südlichtern auf der Erde, jagen die von den Forschern simulierten außerirdischen Polarlichter bzw. Aurorae aufgrund der Nähe der "hot Jupiter"-Planeten zu ihren Sternen von Pol zu Pol über den gesamten Planeten. Ofer Cohen und Vinay Kashyap vom "Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics" (CfA) haben ihre Arbeit aktuell im Fachmagazin "The Astrophysical Journal" veröffentlicht.

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Wie auf der Erde, so entstehen auch Aurorae auf fernen Exoplaneten durch geladene Teilchen, etwa des Sonnenwinds, wenn diese entlang der magnetischen Feldlinien, oberhalb der Pole in die obere Atmosphäre eindringen, hier auf Gasteilchen treffen und diese zum Leuchten anregen. Besonders hell leuchten die irdischen Polarlichter dann auf, wenn die Erde vom Partikelstrom einer koronalen Masseauswurfs der Sonne getroffen wird.

Jupiterpolarlichter mit Io-Fußpunkten | Copyright: LPAP/Université de Liège

Mit Computermodellen von Atmosphären und Magnetosphären haben die Forscher nun simuliert, was geschieht, wenn vergleichbare Ausbrüche ferner Sterne einen sogenannten "hot Jupiter", also einen Gasriesen von der vielfachen Größe des Jupiters, treffen, der sein Zentralgestirn in nur wenigen Millionen Kilometern Entfernung umkreist.

Hierbei zeigte sich, dass die Planeten gewaltigen Kräften ausgesetzt werden. Während ein solcher Materieauswurf in unserem Sonnensystem zunächst größere Strecken zurücklegen muss, bis er auf die Erde trifft, würde der simulierte "heiße Jupiter" die Kräfte nahezu unmittelbar und kaum abgemildert abbekommen. "Der Unterschied wäre in etwa damit zu vergleiche, ob man einen Vulkanausbruch entweder aus 100 oder einer Meile Entfernung erleben würde. Die Auswirkung auf den Planeten wären vollkommen anders und wesentlich gewaltiger als das, was wir in unserem Sonnensystem (ohne einen 'hot Jupiter') sehen würden" so Kasjyap.

Im Computermodell schwächt der Masseauswurf des Sterns beim Auftreffen auf den Planeten dessen Magnetfeld wodurch die geladenen Partikel noch einfacher in die Atmosphäre eindringen können wo sie zunächst in einem Ring entlang des Äquators aufleuchten, der die Helligkeit irdischer Polarlichter um das 100 bis 1000fache übersteigt. Während eines Zeitraums von etwa sechs Stunden schlagen die Lichtschleier dann in Wellen in Richtung der beiden Pole und werden hierbei nach und nach immer schwächer. Trotz der auf den Planeten einwirkenden enormen Kräfte verhindert das Magnetfeld des fernen Gasriesen, dass seine Atmosphäre bei diesem Vorgang erodiert. "Unsere Berechnungen zeigen, dass der planetare Schutzmechanismus weiterhin funktioniert", so Cohen. "Selbst ein Magnetfeld, das schwächer ist als das unseres Jupiters würde diesen Kräften noch standhalten."

Archiv: Nordlichter über Finnland | Copyright: JensPaulus.com

Auch auf die Lebensfreundlichkeit von kleineren felsigen Himmelskörpern im simulierten fernen Planetensystem haben die neuen Erkenntnisse der Forscher wichtige Auswirkungen, da vor allem rote Zwergsterne und damit die häufigste Sternenform in unserer Galaxie, sowohl die wahrscheinlichsten Kandidaten für lebensfreundliche Exoplaneten darstellen, als auch selbst besonders aktiv sind.

Zugleich müsste ein solcher ferner Erdzwilling seinen Stern deutlich dichter umkreisen als die Erde die Sonne, um auf der Oberfläche genügend Wärme entstehen zu lassen, damit Wasser in flüssiger Form vorkommen kann. Und gerade aufgrund einer solchen Nähe wäre er natürlich auch den starken Eruptionen seinen Sterns ausgesetzt.

Als zukünftiges Forschungsprojekt haben sich Cohen und seine Kollegen denn auch vorgenommen, zu untersuchen, ob auch kleinere Felsplaneten und Monde des Gasriesen sich selbst vor den Auswirkungen der solaren Eruptionen schützen können.

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Quellen: grenzwissenschaft-aktuell.de / cfa.harvard.edu
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