Durch Messung der Winde auf sieben Exoplaneten haben Astronomen versehentlich deren Magnetfeld entdeckt. Eine beispiellose Leistung, die einen neuen Weg eröffnet, die Bewohnbarkeit dieser fernen Welten zu bewerten.
Die Erde verdankt ihren Schutz vor kosmischer Strahlung ihrem Magnetfeld, während der Mars, der einen solchen Schild entbehrt, seine Atmosphäre und sein Wasser verloren hat. Bisher schien es unmöglich, diese Felder um Exoplaneten zu messen.
Ein heißer Jupiter mit seinem Magnetfeld.
Bildnachweis: International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA/M. Garlick
Die Forscher nutzten die Instrumente ESPRESSO am Very Large Telescope in Chile und MAROON-X am Gemini-Nord-Teleskop auf Hawaii. Diese Spektrographen analysieren das Licht von Sternen, um die Zusammensetzung der Atmosphären von Exoplaneten zu enthüllen. Indem sie die Bewegung von Eisen in diesen Atmosphären verfolgten, konnten sie die Windgeschwindigkeit berechnen.
Wider Erwarten gilt: Je heißer der Planet, desto langsamer seine Winde. Dieses Ergebnis widerspricht der Intuition, denn eine zusätzliche Energiezufuhr sollte die Winde beschleunigen. Die Autoren der in
Nature Astronomy veröffentlichten Studie suchten daher nach einer anderen Erklärung.
Die Antwort liefern die Magnetfelder. Sie wirken wie eine Bremse auf geladene Teilchen und verlangsamen so die Winde. Die Messungen zeigen, dass diese Felder in der Größenordnung von einigen Gauß liegen, vergleichbar mit dem des Jupiters in unserem Sonnensystem.
Diese Entdeckung ermöglicht erstmals den Vergleich der magnetischen Umgebung verschiedener Welten. Sie könnte die Suche nach potenziell bewohnbaren Planeten leiten.
Magnetfeld und Bewohnbarkeit
Ein planetares Magnetfeld wirkt wie ein unsichtbarer Schild. Es lenkt geladene Teilchen ab, die von den Sternen ausgestoßen werden – sogenannte Sternwinde –, die eine Atmosphäre erodieren können. Ohne diesen Schutz kann ein Planet sein Wasser verlieren und unfruchtbar werden, wie der Mars. Das Magnetfeld um Exoplaneten zu detektieren ist daher wichtig, um ihre Fähigkeit zu beurteilen, Leben zu beherbergen.
Wissenschaftler haben nun ein Werkzeug dafür: die Messung der Geschwindigkeit atmosphärischer Winde. Ein langsamerer Wind als erwartet weist auf das Vorhandensein eines Magnetfeldes hin, das die ionisierten Teilchen abbremst. Diese Technik, die an sieben heißen Jupitern entdeckt und bestätigt wurde, könnte in Zukunft auf kleinere Gesteinsplaneten angewendet werden.
Diese Arbeiten zeigen, dass Magnetfelder von Exoplaneten denen in unserem Sonnensystem entsprechen können. Ein vielversprechender Ansatz für die zukünftige Jagd nach Exoerden.
Quelle: Nature Astronomy