Extreme stellare Eruptionen haben Astronomen stets fasziniert, doch die Beobachtung solcher Phänomene auf anderen Sternen blieb bis heute ein schwer fassbares Ziel.
Dank des XMM-Newton-Satelliten der Europäischen Weltraumorganisation ist einem Team ein Durchbruch gelungen, indem erstmals ein koronaler Massenauswurf von einem Roten Zwergstern nachgewiesen wurde. Diese Entdeckung eröffnet neue Perspektiven auf das gewalttätige Verhalten von Sternen.
Eine künstlerische Darstellung eines großen roten Sterns, der einen hellen Ausbruch freisetzt. Wirbelnde rote und orange Muster umgeben den Stern und deuten auf intensive Aktivität hin. Im Hintergrund zeigt ein kleiner blauer Planet mit einer dunstigen Spur, dass seine Atmosphäre weggeblasen wird.
Bildnachweis: Olena Shmahalo/Callingham et al. Dieser koronale Massenauswurf zeichnet sich durch seine Dichte und beeindruckende Geschwindigkeit aus, die 2.400 Kilometer pro Sekunde erreicht. Eine solche Geschwindigkeit, die selbst für Sonneneruptionen selten ist, besitzt die Energie, um die Atmosphäre nahe umkreisender Planeten abzutragen. Die Auswirkungen auf extrasolare Welten sind erheblich, da dies ihre Fähigkeit infrage stellt, lebensfreundliche Bedingungen aufrechtzuerhalten.
Der Nachweis war dank des Radioteleskops LOFAR möglich, das typische Radiosignale von Schocks einfing, die durch koronale Massenauswürfe verursacht werden. Durch die Kombination dieser Daten mit denen von XMM-Newton konnten die Forscher die Natur des Ereignisses bestätigen und die Eigenschaften des Wirtssterns untersuchen. Dieser kooperative Ansatz war entscheidend für die Validierung der Beobachtung.
Der betreffende Stern, der etwa 130 Lichtjahre entfernt liegt, hat eine Masse, die der Hälfte der Sonne entspricht, rotiert jedoch zwanzigmal schneller um sich selbst. Sein Magnetfeld, das dreihundertmal stärker ist als das unseres Sterns, erklärt die Intensität der Eruption. Diese extremen Eigenschaften sind bei Roten Zwergen, den häufigsten Sternen in der Galaxie, weit verbreitet.
Diese Beobachtung beeinflusst direkt die Definition bewohnbarer Planeten, die über die bloße Position in der gemäßigten Zone hinausgeht. Selbst eine ideal positionierte Welt kann ihre Atmosphäre durch heftige stellare Eruptionen verlieren, was jede Lebensmöglichkeit zunichtemacht. Die Kriterien für Habitabilität müssen daher die magnetische Aktivität der Sterne einbeziehen.
Die Ergebnisse dieser Studie, veröffentlicht in
Nature, unterstreichen die Bedeutung von Weltraummissionen wie XMM-Newton für die Erforschung stellarer Phänomene. Zukünftig könnten solche Entdeckungen helfen, die Suche nach außerirdischem Leben zu verfeinern, indem sie Systeme identifizieren, in denen Planeten trotz der feindlichen Umgebung eine Chance haben, ihre Atmosphäre zu bewahren.
Koronale Massenauswürfe
Koronale Massenauswürfe, oder CMEs, sind massive Explosionen von Plasma und Magnetfeld aus der stellaren Korona. Sie treten auf, wenn die an der Oberfläche eines Sterns angesammelte magnetische Energie plötzlich freigesetzt wird und geladene Teilchen in den Raum schleudert. Dieses Phänomen ist von der Sonne gut bekannt, wo es Polarlichter auf der Erde verursachen kann, betrifft aber auch andere Sterne.
Wenn ein CME mit einem Planeten kollidiert, kann er mit dessen Atmosphäre und Magnetfeld interagieren. Wenn der Planet nicht ausreichend geschützt ist, kann die Eruption seine Atmosphäre erodieren oder sogar zerstören, was die Oberfläche unbewohnbar macht. Dies erklärt, warum Astronomen diese Ereignisse untersuchen, um die Bewohnbarkeit von Exoplaneten zu bewerten, insbesondere um aktive Sterne.
Der Nachweis von CMEs auf anderen Sternen beruht auf fortschrittlichen Methoden wie der Radioastronomie, die die bei Schocks emittierten Wellen einfängt. Diese Signale bestätigen, dass Material den Stern verlassen hat, da die Beobachtung sonst indirekt bliebe. Das Verständnis dieser Eruptionen hilft, die Weltraumbedingungen um ferne Sternsysteme vorherzusagen.
Die Forschung zu extrasolaren CMEs bereichert unser Wissen über Weltraumwetter und dessen Auswirkungen auf das Leben. Durch die Identifizierung der turbulentesten Sterne können Wissenschaftler Planeten mit stabileren Umgebungen besser eingrenzen und so die Suche nach Biosignaturen im Universum beschleunigen.
Die habitable Zone von Sternen
Die habitable Zone, auch Goldlöckchen-Zone genannt, ist der Bereich um einen Stern, in dem die Temperaturen es ermöglichen, dass Wasser auf der Oberfläche eines Planeten in flüssigem Zustand bleibt. Diese Bedingung gilt als wesentlich für die Entwicklung von Leben, wie wir es kennen. Allerdings garantiert die Position in dieser Zone nicht die Bewohnbarkeit, da andere Faktoren eine Rolle spielen.
Stellare Aktivität wie Eruptionen und Sonnenwinde kann die Atmosphäre eines Planeten ernsthaft beeinträchtigen. Wenn der Stern häufig starke CMEs aussendet, kann selbst ein Planet in der habitablen Zone seine Atmosphäre durch Strahlung und energiereiche Teilchen verlieren. Daher ist die Untersuchung aktiver Sterne wie Roter Zwerge entscheidend für die Risikobewertung.
Rote Zwerge, als die häufigsten Sterne, beherbergen viele potenzielle Exoplaneten. Ihre Langlebigkeit und geringe Größe machen sie attraktiv für die Lebenssuche, aber ihre starke magnetische Aktivität stellt Herausforderungen dar. Jüngste Beobachtungen zeigen, dass ihre CMEs intensiver sein können als die der Sonne, was die Chancen auf Bewohnbarkeit für nahe Planeten verringert.
Um die Suche zu verfeinern, kombinieren Astronomen Daten zur habitablen Zone mit Messungen der stellaren Aktivität. Dies ermöglicht die Erstellung genauerer Modelle zur Identifizierung von Welten, auf denen Leben bestehen könnte, wobei nicht nur der Abstand zum Stern, sondern auch sein unberechenbares Verhalten und seine Auswirkungen auf die planetare Umgebung berücksichtigt werden.
Quelle: Nature