Magnetischer Schild von Heißen Jupitern unter die Lupe genommen

31. Oktober 2015, 17:45
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Grazer Forscher widmeten sich einer Klasse von Planeten, die in unserem Sonnensystem nicht existiert

Graz/Moskau – Seit der Entdeckung der ersten Planeten außerhalb unseres Sonnensystems vor rund 20 Jahren haben Astronomen etwa 2.000 Exoplaneten gefunden. Eine interessante Untergruppe sind Planeten, die in unserem System keine Entsprechung haben: Heiße Jupiter sind Gasriesen, die sehr eng um ihren Mutterstern kreisen. Astronomen definieren diese Art von Exoplaneten als Objekte, die zwischen 0,5 und 2,5 Jupiter-Durchmesser haben und ihren Zentralstern in sehr enger Umlaufbahn umkreisen – im Schnitt bedeutet das wesentlich enger als die Bahn des Merkur um die Sonne.

Nach der Entdeckung von über 120 solcher Exoplaneten nahe bei ihren Sternen stellt sich die Frage nach den Effekten von thermischen und nicht-thermischen Fluchtprozessen und der Stabilität der Planetenatmosphären, ssagt Maxim Khodachenko, Forscher am Grazer Institut für Weltraumforschung (IWF) der Österreichischen Akademie für Wissenschaften. Die Grazer Forscher haben nun ein Modell des magnetischen Schutzschilds solcher Planeten erstellt.

Im Strahlenschauer

Die oberen Atmosphäreschichten von Exoplaneten werden durch die einfallende Röntgen- und UV-Strahlung des Muttersterns enorm aufgeheizt. Bei Jupiter- oder Uranus-ähnlichen Exoplaneten mit Orbitdistanzen kleiner als 0,1 AU (1 AU entspricht der Entfernung Erde-Sonne) wird die Exosphäre instabil und es kommt zu hydrodynamischen Bedingungen, die einen planetaren Wind mit sehr großen Atmosphärenfluchtraten hervorrufen.

Dadurch kann es auch zu einem Verlust der ionisierten Materie des Exoplaneten kommen, wie die Grazer Forscher bereits zeigen konnten. Eine starke Magnetosphäre kann ein Schutzschild gegen das anströmende stellare Plasma darstellen und die Evolution eines Planeten zu einer Welt beeinflussen, auf der Leben möglich ist.

Die Magnetotodisk

Die Grazer Experten interessiert auch, wie das Innere der Magnetosphäre der "heißen Jupiter" aufgebaut sein könnte. Als Schutzschild für die oberen Atmosphärenschichten dient das Magnetfeld des Exoplaneten. Aufbauend auf dem theoretischen Modell und Modellversuchen gehen die IWF-Forscher nun davon aus, dass es in der inneren Magnetosphäre zu einer Formation einer ausgeprägten, mit Plasma gefüllten sogenannten "Magnetodisk" kommt.

"Sie erweitert den magnetischen Schutzschild des Exoplaneten nach außen", erklärt Khodachenko. Simulationen würden darüber hinaus nahelegen, dass sich diese Magnetodisk periodisch erneuert, wie die österreichisch-sowjetische Forschergruppe in ihrer jüngsten Publikation im "Astrophysical Journal" festhielt. (APA, red, 31. 10. 2015)

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