Polarlichter sollen ferne Riesenplaneten verraten

Polarlichter über beiden Saturnpolen | Copyright: spacetelescope.org

Leicester/ England - Radiowellen von Polarlichtern, wie sie von Gasplaneten wie Jupiter und Saturn bekannt sind, wollen Astronomen zukünftig dazu nutzen, entsprechende Exoplaneten zu entdecken, die ihr Zentralgestirn in großen Entfernungen umkreisen.

Wie eine neue Studie unter Jonathan Nichols von der "University of Leicester" zeigt, können die Radioemissionen solcher Polarlichter auf Jupiter und Saturn mit Radioteleskopanlagen wie der "European Low Frequency Array" (LOFAR) entdeckt und als solche identifiziert werden.

"Es handelt sch um den ersten Versuch der Vorhersage von Exoplaneten anhand der Radioemissionen von Polarlichtern", erläutert Nichols, der die Ergebnisse auf dem "Royal Astronomical Society's National Astronomy Meeting" in Wales präsentiert hat.

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"Die Polarlichter auf Jupiter und Saturn entstehen durch das Zwischenspiel ionisierter Gase in der Atmosphäre der Planeten, die den vulkanischen Monden entfliehen. (...) Unsere Studie zeigt, dass wir derartige Emissionen auch von Jupiter-artigen Systemen empfangen könnten, die ihre Zentralgestirne derart weit umkreisen, dass ihre Umlaufahn etwa jener von Pluto entsprechen würde." Entsprechende Emissionen wären laut den Forschern selbst dann noch auszumachen, wenn sich die sie abgebenden Planetensysteme bis zu 150 Lichtjahre von der Erde entfernt befinden würden.

"In unserem Sonnensystem haben wir ein stabiles Planetensystem mit äußeren Gasriesen und inneren Felsplaneten, auf welchen sich auch Leben entwickeln könnte", so Nichols. "Die Möglichkeit, Jupiter-artige Planeten in anderen Planeten zu finden, würde uns dabei behilflich sein, dort auch andersartige Planeten finden zu können, auf welchen dann vielleicht auch Leben möglich wäre."

Trotz der rund 500 bereits entdeckten Exoplaneten, also Planeten außerhalb unseres Sonnensystems, ist der Nachweis von großen und entsprechend weit von ihrem Zentralgestirn entfernten Gasplaneten noch immer schwierig. Nur bei lediglich 10 Prozent der bislang bekannten Exoplaneten handelt es sich um Planeten, die ihre Sterne in Abständen umkreisen, wie sie jenen der äußeren Planeten im Sonnensystem entsprechen.

Der Grund hierfür liegt vornehmlich in dem Umstand, dass die meisten der bislang entdeckten Exoplaneten entweder mit der "Transitmethode" oder mittels der "Radialgeschwindigkeitsmethode" entdeckt wurden. Bei der Transitmethode wird eine in regelmäßigen Abständen wiederkehrende leichte Abschwächung des Sternenlichts genutzt, um auf einen, perspektivisch von der Erde aus betrachtet, vor der "Sternenscheibe" vorbeiziehenden Planeten zu schließen. Die Radialgeschwindigkeitsmethode nutzt leichte, durch einen planetaren Begleiter verursachte Schwankungen des Sterns um somit ebenfalls indirekt auf den Planeten schließen zu können.

Beide Methoden eignen sich also vornehmlich zur Entdeckung von Planeten, die ihren Stern relativ dicht und sehr schnell umkreisen: "Jupiter und Saturn benötigen jedoch schon 12 und 30 Jahre für eine Umrundung der Sonne. Man müsste also besonders viel Glück haben, um etwa einen Transit eines Planeten oder die von ihnen erzeugte Schwankung beobachten zu können", erläutert Nichols. Die Ergebnisse werden die Forscher auch in einer kommenden Ausgabe der Fachzeitschrift "Monthly Notices of the Royal Astronomical Society" veröffentlichen.

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Quellen: grenzwissenschaft-aktuell.de / le.ac.uk

Auf Planeten um Doppelsterne könnten schwarze Bäume wachsen

Künstlerische Darstellung dunkler Pflanzen auf einem Planeten in einem Doppelsternsystem | Copyright: Jack O'Malley-James, star.st-and.ac.uk

St. Andrews/ Schottland - Laut einer neuen Studie könnten Pflanzen auf fernen Exoplaneten in Planetensystemen um Mehrfachsterne eher von grauer bis schwarzer Blattfarbe sein - hängt diese doch hauptsächlich von den Eigenschaften des Sonnenlichts ab, welches für die Photosynthese der Pflanze zur Verfügung steht.

"Wenn ein (erdähnlicher) Planet in einem System mit zwei oder mehr Sternen entdeckt wird, stehen dort also auch mehrere Energiequellen für die Photosynthese zur Verfügung", erläutert Jack O'Malley-James von der "University of St. Andrews", der seine Studie jetzt auf dem "Royal Astronomical Society National Astronomy Meeting" in Llandudno in Wales vorgestellt hat.

Bei der Photosynthese nutzen irdische Pflanzen den grünen Farbstoff Chlorophyll in den Blättern, um aus dem Kohlendioxid der Luft und aus dem Wasser des Bodens Nährstoffe aufbauen können.

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Unterschiedliche Temperaturen der Zentralgestirne bedingen auch deren unterschiedliche Farben und somit auch das Licht zur Photosynthese von potentiellen Pflanzen auf den potentiellen Planeten um multiple Sonnen.

Auf der Erde absorbiert das Chlorophyll das Sonnenlicht vor allem im blauen und roten Wellenbereich, da blaues Licht sehr energiereich ist und unsere Sonne rotes Licht in besonders großen Mengen abgibt. Im Gegenzug reflektiert das Chlorophyll in den Pflanzen den Grünanteil des Sonnenlichts und lässt dadurch die meisten Pflanzen und Blätter für das menschliche Auge grün erscheinen.

Auf anderen Planeten, gerade um Mehrfachsterne, bedeutet dies jedoch zugleich, dass Pflanzen nicht automatisch grün sein müssen. Abhängig von den Wellenlängen des zur Verfügung stehenden Lichts könnten außerirdische Pflanzen also auch gänzlich andere Farben aufweisen.

In seiner Studie hat das Team um den Doktoranden O'Malley-James diese Bedingungen für Planeten in Mehrfachsternsystemen simuliert, in welchen sich gemeinsam sonnenähnliche Sterne und roten Zwergsterne umkreisen. Der Grund für die Auswahl gerade dieser Kombination liegt in der Tatsache, dass zum einen bereits Planeten um sonnenähnliche und rote Zwergsterne Sterne bekannt sind und zum anderen Rote Zwerge die wahrscheinlich häufigste Form von Sternen im Universum darstellen. Hinzu sind derartige Binärsysteme in der Regel alt genug, als dass sich auf dortigen Planeten pflanzliches Leben entwickelt haben könnte. "Mehr als 25 Prozent der sonnenähnlichen Sterne und 50 Prozent der Roten Zwerge finden sich in Mehrfachsternsystemen", so die Forscher.

In ihren Simulationen umkreisten die angenommenen erdähnlichen Planeten entweder beide Zentralgestirne oder - für den Fall, dass beide Sterne weit genug voneinander entfernt sind - nur eine der beiden "Sonnen". Hinzu spielten die Forscher auch das Szenario zweier sich naher Sterne und eines weiter entfernten Sterns in einem Dreifachsystem durch.

Auch auf der Erde gibt es Pflanzen, die eine größere Bandbreite der Frequenzen des Sonnenlichts absorbieren und aus diesem Grund nahezu grau bis schwarz erscheinen. | Copyright: Jack O'Malley-James, star.st-and.ac.uk

"Unsere Simulationen legen nahe, dass Planeten in Mehrfachsystemen möglicherweise exotische Formen von Pflanzen wie wir sie auf der Erde kennen, beherbergen könnten", so O'Malley-James und führt aus: "Pflanzen um einen lichtschwachen Roten Zwerg könnten zum Beispiel für unsere Augen schwarz erscheinen, da sie Frequenzen des gesamten Lichtspektrums absorbieren, um dadurch so viel Energie wie möglich nutzen zu können. Sie könnten auch in der Lage sein, infrarote oder ultraviolette Strahlung zur Photosynthese zu nutzen. Planeten die zwei sonnenartige Sterne umkreisen wären wahrscheinlich aufgrund starker Sonneneruptionen enorm hoher schädlicher Strahlung ausgesetzt, was dazu führen könnte, dass die Pflanzen ihren eigenen UV-Schutz oder photosynthetische Mikroorganismen, die auf plötzliche solare Ausbrüche individuell reagieren können, erzeugen."

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Quellen: grenzwissenschaft-aktuell.de / ras.org.uk / star.st-and.ac.uk