Astronomen modellieren Wechselwirkung zwischen Sternwind und Atmosphäre eines Exoplaneten
Graz (Österreich) - Der „heiße Jupiter“ HD 209458b besitzt ein Magnetfeld, das etwa ein Zehntel der Stärke des Jupiter-Magnetfelds in unserem Sonnensystem besitzt. Dieses Magnetfeld ist einem Strom geladener Teilchen ausgesetzt, der mit einer Geschwindigkeit von 400 Kilometern pro Sekunde vom Zentralstern des Exoplaneten ausgeht. Das zeigt ein von einem Forscherteam aus Österreich, Schweden und Russland entwickeltes Modell der Wechselwirkung des Sternwinds und der Atmosphäre von HD 209458b. Das Modell könne künftig auch zur Bestimmung des Magnetfelds bei anderen Planeten genutzt werden, so die Wissenschaftler im Fachblatt „Science“.
HD 209458b ist 154 Lichtjahre von uns entfernt und umkreist seinen sonnenähnlichen Stern mit einer Umlaufzeit von 3,5 Tagen auf einer extrem engen Bahn. Der Planet besitzt eine etwas geringere Masse als Jupiter, ist aber etwas größer: Die starke Strahlung des nahen Zentralsterns führt zu einer Aufblähung seiner Atmosphäre. Die Umlaufbahn von HD 209458b liegt gerade so, dass er von der Erde aus gesehen regelmäßig vor seinem Stern vorüberzieht und dabei dessen Helligkeit geringfügig abschwächt. Diese Transits haben nicht nur die Entdeckung des Planeten ermöglicht, sie erlauben es auch, Informationen über seine Größe und Atmosphäre zu gewinnen.
Beobachtungen mit dem Weltraumteleskop Hubble zeigen eine bislang rätselhafte Erscheinung im Spektrum des Sterns während der Transit: starke Absorption durch Wasserstoffatome, die offenbar mit hoher Geschwindigkeit von dem Planeten entweichen. Mit verschiedenen Ansätzen haben Astronomen versucht, dieses Phänomen zu erklären – beispielsweise mit einer Beschleunigung der Atome durch Strahlungsdruck oder elektrischen Ladungsaustausch mit dem Sonnenwind -, bislang aber mit unbefriedigenden Ergebnissen.
Kristina Kislyakova vom Institut für Weltraumforschung in Graz und ihre Kollegen präsentieren nun ein dreidimensionales Modell der Wechselwirkung zwischen dem Sternwind, der Atmosphäre und dem Magnetfeld des Planeten, das alle dabei auftretenden Prozesse berücksichtigt. Die Forscher passen das Modell so an, dass es die Hubble-Beobachtungen exakt reproduziert und bestimmen so die am besten passenden Werte für das Magnetfeld und die Geschwindigkeit des Sternwinds. Die Stärke des Magnetfelds stimmt dabei gut mit dem oberen Grenzwert überein, den die Theorie für gebunden rotierende Exoplaneten auf engen Umlaufbahnen liefert.
Bildquelle: Nasa/GSFC
