Astronomen könnten bald in der Lage sein, die Stoßwellen zwischen den Magnetfeldern von Exoplaneten und dem Fluss von Partikeln aus den Sternen, die sie umkreisen, zu beobachten.
Magnetfelder sind entscheidend für die Bewohnbarkeit eines Planeten (und wie sich herausstellt, eines Mondes). Sie wirken als Schutzblasen und verhindern, dass schädliche Weltraumstrahlung die Atmosphäre des Objekts vollständig abstreift und sogar die Oberfläche erreicht.
Ein ausgedehntes Magnetfeld - bekannt als planetare Magnetosphäre - wird durch den Schock zwischen dem Sternwind und dem intrinsischen Magnetfeld des Planeten erzeugt. Es hat das Potenzial, riesig zu sein. Innerhalb unseres eigenen Sonnensystems erstreckt sich die Magnetosphäre des Jupiter bis zu einer Entfernung von bis zu 50-mal der Größe des Planeten selbst und erreicht fast die Saturnbahn.
Wenn der Wind energiereicher Teilchen vom Stern auf die planetare Magnetosphäre trifft, interagiert er darin ein Bogenschock das lenkt den Wind ab und komprimiert die Magnetosphäre.
Kürzlich hat ein Team von Astronomen unter der Leitung des Doktoranden Joe Llama von der University of St. Andrews, Schottland, herausgefunden, wie wir planetare Magnetosphären und Sternwinde über ihre Bogenschocks beobachten können.
Lama warf einen genauen Blick auf den Planeten HD 189733b, der 63 Lichtjahre entfernt in Richtung des Sternbilds Vulpecula liegt. Von der Erde aus sieht man, dass der Planet alle 2,2 Tage seinen Wirtsstern durchquert, wodurch das Gesamtlicht des Systems abfällt.
Als heller Stern wurde HD 189733b von Astronomen eingehend untersucht. Die im Juli 2008 vom Kanada-Frankreich-Hawaii-Teleskop gesammelten Daten kartierten das Magnetfeld des Sterns. Während das Magnetfeld variierte, war es im Durchschnitt 30-mal größer als das unserer Sonne - was bedeutet, dass der Sternwind viel höher ist als der Sonnenwind.
Dies ermöglichte es dem Team, umfangreiche Simulationen des Sternwinds um HD 189733b durchzuführen, um den Bogenschock zu charakterisieren, der entsteht, wenn die Magnetosphäre des Planeten durch den Sternwind geht. Mit diesen Informationen konnten sie die Lichtkurven simulieren, die sich aus dem Planeten und dem Bogenschock ergeben würden, der den Stern umkreist.
Der Bugstoß führt den Planeten an und lässt das Licht etwas früher als erwartet fallen. Die durch den Bugstoß blockierte Lichtmenge ändert sich jedoch, wenn sich der Planet durch einen variablen Sternwind bewegt. Wenn der Sternwind besonders stark ist, ist der resultierende Bogenschock stark und die Durchgangstiefe größer. Wenn der Sternwind schwach ist, ist der resultierende Bogenschock schwach und die Durchgangstiefe geringer.
Das Video unten zeigt die Lichtkurve eines Bogenschocks und eines Exoplaneten.
"Wir haben festgestellt, dass sich die Stoßwelle zwischen dem stellaren und dem planetaren Magnetfeld drastisch ändern wird, wenn die Aktivität auf dem Stern variiert", sagte Llama gegenüber dem Space Magazine. "Wenn der Planet durch sehr dichte Regionen des Sternwinds geht, wird der Schock dichter, das darin enthaltene Material blockiert mehr Licht und verursacht daher einen größeren Abfall im Transit, wodurch er besser erkennbar wird."
Obwohl für diese Studie keine Transitbeobachtungen durchgeführt wurden, zeigt dieser theoretische Ausblick, dass es möglich sein wird, den Bogenschock und damit das Magnetfeld eines entfernten Exoplaneten zu erfassen. Dr. Llama kommentiert: "Dies wird uns helfen, potenziell bewohnbare Welten besser zu identifizieren."
Das Papier wurde zur Veröffentlichung in den monatlichen Mitteilungen der Royal Astronomical Society angenommen und steht hier zum Download zur Verfügung.
