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Was Planeten über ihre Sterne verraten
Redaktion
/ Pressemitteilung des Instituts für Weltraumforschung der ÖAW
astronews.com
2. Juli 2019
Die Entwicklung von Planeten in einem Sonnensystem wird
entscheidend von der Entwicklung ihres jeweiligen Zentralsterns beeinflusst.
Wichtig ist etwa dessen Emission von intensiver Röntgen- und UV-Strahlung, die
in den ersten Milliarden Jahren sehr verschieden sein kann. Was die Planeten
über diese Anfangsphase verraten können, hat ein Team nun bei zwei Systemen
untersucht.
Ein roter Zwergstern, der von einem
hypothetischen Exoplaneten umkreist wird.
Bild: NASA / ESA / STScI / G. Bacon [Großansicht] |
Sonnenähnliche Sterne emittieren ständig energiereiche Strahlung im
Röntgen- und Ultraviolettbereich. Die Intensität der Strahlung nimmt mit dem
Lebensalter der Sterne kontinuierlich ab. Allerdings können Sterne, die mit der
gleichen Masse und Metallizität (Häufigkeit der schweren chemischen Elemente)
geboren werden und somit praktisch identisch sind, bis zu einem Alter von zwei
Milliarden Jahren trotzdem eine völlig unterschiedliche Entwicklung nehmen.
Danach entwickeln sich die hochenergetischen Emissionen identisch.
Dies bedeutet, dass es für Sterne, die älter als etwa zwei Milliarden Jahre
sind, nicht möglich ist, aus ihren derzeitigen Eigenschaften auf ihre früheren
hochenergetischen Emissionen zu schließen. "Dieses Problem ist von Bedeutung,
wenn wir die Entwicklung der Atmosphären von Planeten innerhalb und außerhalb
unseres Sonnensystems verstehen wollen", erklärt Daria Kubyshkina vom Grazer
Institut für Weltraumforschung (IWF) der Österreichischen Akademie der
Wissenschaften.
Die hochenergetische stellare Strahlung wird in der oberen Atmosphäre der
Planeten absorbiert, was zu einer Expansion der Atmosphäre und schließlich zu
Masseverlust führt. Dieser Effekt wirkt sich auf junge Planeten stärker aus. Es
ist daher wichtig zu verstehen, wie sich die hochenergetische Strahlung mit der
Zeit verändert.
Das Team um Kubyshkina hat daher die Atmosphäre einiger bekannter Exoplaneten
analysiert und daraus erstmals die Entwicklung der hochenergetischen Emission
ihrer Sterne rekonstruiert. Für die Studie wurden hydrodynamische Simulationen
mit Methoden der Statistik kombiniert, um unterschiedliche Szenarien für die
Entwicklung der Planetenatmosphäre und der hochenergetischen Strahlung des
Sterns zu berechnen.
"Wir haben die Planetensysteme HD3167 und K2-32 untersucht und dabei
festgestellt, dass die hochenergetische Emission des 150 Millionen Jahre jungen
Sterns HD 3167 den 40- bis 130-fachen Wert der aktuellen Sonne hatte. Im System
K2-32 hingegen hatte der etwa gleichaltrige Stern nur den halben bis vierfachen
Wert", erläutert IWF-Gruppenleiter Luca Fossati. Der Algorithmus lässt sich
perfekt auf die meisten Planeten anwenden, die von der ESA-Mission CHEOPS, deren
Start für den Oktober 2019 vorgesehen ist, beobachtet werden. "Die Ergebnisse
werden uns dabei helfen, die Entwicklung der Eigenschaften von Sternen und
Planeten besser zu verstehen", ergänzt Fossati.
Über ihre Untersuchungen berichtet die Gruppe in einem Fachartikel, der in
der Zeitschrift Astrophysical Journal erschienen ist.
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