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SUPERERDEN
Keine Chance in großer Nähe zum Stern
Redaktion / idw / Pressemitteilung der Universität Heidelberg
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19. April 2016

Führt die Strahlung eines Sterns tatsächlich dazu, dass Supererden in zu großer Nähe ihre Atmosphäre verlieren? Bislang ließ sich diese Vermutung nicht mit Daten beweisen. Nun haben Astronomen Beobachtungen des Weltraumteleskops Kepler genutzt, um gezielt die Bedingungen in Sternsystemen zu untersuchen, in denen es eine Supererde gibt.

 HD 85512

Die Supererde HD 85512 in rund 35 Lichtjahren Entfernung (künstlerische Darstellung). Bild: ESO / M. Kornmesser   [Großansicht]

Planeten, die zu den sogenannten Supererden zählen, verlieren ihre Atmosphäre, wenn sie zu nahe um ihren Stern kreisen. Dies ist das Resultat eines internationalen Forschungsprojekts, das von der Astronomin Dr. Mia Lundkvist koordiniert wurde, die an der Landessternwarte Königstuhl des Zentrums für Astronomie der Universität Heidelberg (ZAH) forscht.

Die Auswertung von Daten des NASA-Satelliten Kepler ergab, dass die vom Stern ausgehende Strahlung den Atmosphärenverlust bewirkt: Die Atmosphäre wird gewissermaßen in den Weltraum geblasen und lässt einen "entblößten" Planetenkern zurück. Bei Supererden handelt es sich um extrasolare Planeten, die außerhalb unseres Sonnensystems ferne Sterne umkreisen und zu den häufigsten Planeten in der Milchstraße zählen.

Planeten bestehen in der Regel aus einem festen Kern und einer Atmosphäre. Für Planeten mit einem gut 2,2- bis 3,8-fachen Radius der Erde, also sogenannte Supererden, kann die Atmosphäre dabei einen Großteil des Volumens ausmachen, ähnlich wie bei Neptun. Sollten diese Planeten allerdings einer zu intensiven Strahlung durch ihren Stern ausgesetzt sein, können Teile oder sogar ihre komplette Gashülle in den Weltraum entweichen. Im Extremfall bleibt nur noch der feste kleine Kern des Planeten zurück, so dass dieser viel kleiner erscheint als zuvor.

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Diese Situation scheint vor allem bei einer Strahlungsintensität einzutreten, die das 650-Fache der Strahlung übertrifft, die die Erde von der Sonne erhält. "Es gab bereits vor längerer Zeit die theoretische Vorhersage dieses Phänomens. Unsere Ergebnisse belegen, dass dies in der Tat der Fall ist", betont Lundkvist. Für ihre Untersuchung haben die Wissenschaftler zunächst die Größe der Sterne, ihre Helligkeit und den Abstand der Planeten zu ihrem jeweiligen Stern gemessen. Daraus konnte die Strahlungsintensität in der Umlaufbahn des Planeten berechnet werden.

Um die notwendige Messgenauigkeit zu erreichen, hat das Heidelberger Team Daten des NASA-Satelliten Kepler ausgewertet. Der Satellit hatte die Planetensysteme ursprünglich entdeckt und das Licht der Sterne vier Jahre lang mit sehr hoher Genauigkeit aufgezeichnet. Mit diesen Daten konnten die Astronomen sogenannte Sternenbeben messen, die sich durch kleinste Helligkeitsveränderungen der Sterne verraten. Daraus berechneten sie die Struktur, Größe und Helligkeit der jeweiligen Sterne.

"Unser Team hat mit den Methoden der Asteroseismologie die Menge der auf einen Planeten einfallenden Strahlung sehr gut bestimmen können. Das ist ein Meilenstein, um die Entstehung und Entwicklung von Planetensystemen besser zu verstehen", erläutert Lundkvist. Gezeigt werden konnte dabei auch, dass es keine Supererden gibt, die sehr nahe um ihren Stern kreisen.

"Es ist hier wieder deutlich zu sehen, dass man Planeten nur dann wirklich charakterisieren kann, wenn man auch die dazugehörigen Sterne untersucht", ergänzt Saskia Hekker vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung, die auch an der Studie beteiligt war. Der Heidelberger Forschungsgruppe gehören insgesamt 29 Astronominnen und Astronomen an. Ein Großteil von ihnen arbeitet am astrophysikalischen Forschungszentrum der Universität im dänischen Aarhus.

Über ihre Ergebnisse berichten die Forscher in einem Fachartikel, der in der Zeitschrift Nature Communications erschienen ist.

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Ferne Welten - unsere Berichterstattung über die Suche nach extrasolaren Planeten und außerirdischem Leben
Links im WWW
Preprint des Fachartikels bei arXiv.org
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