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Hinweis auf vulkanischen Exomond
Redaktion
/ Pressemitteilung der Universität Bern
astronews.com
30. August 2019
Ein Mond aus Gestein und brodelnder Lava umkreist
möglicherweise einen Planeten 550 Lichtjahre von uns entfernt. Dies vermutet ein
internationales Forschungsteam aufgrund von theoretischen Vorhersagen und
entsprechenden Beobachtungen. Dieser Exo-Mond wäre eine extreme Version des
Jupitermonds Io, dem vulkanisch aktivsten Körper im Sonnensystem.
Ein Mond aus Gestein und brodelnder Lava
umkreist möglicherweise einen Planeten 550
Lichtjahre von uns entfernt - so könnte er
aussehen.
Bild: Universität Bern / Thibaut Roger [Großansicht] |
Der Jupitermond Io ist der vulkanisch aktivste Körper in unserem
Sonnensystem. Nun gibt es Hinweise, dass auch außerhalb unseres Sonnensystems
beim Exoplaneten Wasp 49-b in rund 550 Lichtjahre Entfernung ein aktiver Mond,
eine Exo-Io, versteckt sein könnte. "Es wäre eine gefährliche, vulkanische Welt
mit einer geschmolzenen Oberfläche aus Lava, eine lunare Version von heißen
Supererden wie 55 Cancri-e", sagt Apurva Oza, Wissenschaftler am Physikalischen
Institut der Universität Bern.
Doch das Objekt, das Oza und seine Kollegen in ihrer Studie beschreiben,
scheint noch exotischer zu sein: Der mögliche Exo-Mond würde einen heißen
Riesenplaneten umkreisen, der seinerseits in nur knapp drei Tagen einmal um
seinen Mutterstern saust – ein Szenario, 550 Lichtjahre von uns entfernt im
unscheinbaren Sternbild Hase unterhalb des hellen Orion.
Bisher haben die Astronomen noch keinen Mond aus Gestein jenseits unseres
Sonnensystems entdeckt. Auch auf die Existenz der Exo-Io schließen die
Forschenden in Bern aufgrund von Indizien: Beim Planeten Wasp 49-b wurde
Natriumgas in außergewöhnlich großer Höhe nachgewiesen. "Das neutrale Natriumgas
ist so weit vom Planeten entfernt, dass es höchstwahrscheinlich nicht bloß von
einem planetaren Wind ausgestoßen wird", sagt Oza.
Beobachtungen von Jupiter und Io in unserem Sonnensystem durch das
internationale Team zusammen mit Berechnungen des Masseverlusts zeigen, dass
eine Exo-Io eine sehr plausible Quelle des Natriums bei WASP 49-b sein könnte.
"Das Natrium ist genau dort, wo es sein sollte", sagt der Astrophysiker.
Bereits 2006 hatten Robert Johnson an der University of Virginia und
der verstorbene Patrick Huggins von der New York University gezeigt,
dass große Mengen Natrium bei einem Exoplaneten auf einen versteckten Mond oder
Materie-Ring hinweisen könnten, und vor zehn Jahren berechneten Forscher in
Virginia, dass ein solch kompaktes System aus drei Körpern – Stern, Riesenplanet
auf enger Umlaufbahn und Mond – durchaus über Milliarden Jahre stabil sein kann.
Oza war damals Student in Virginia und nach seiner Doktorarbeit über
Mondatmosphären in Paris beschloss er, die theoretischen Berechnungen dieser
Forscher für die aktuelle Studie aufzunehmen.
"Die enormen Gezeitenkräfte in einem solchen System sind der Schlüssel zu
allem", erklärt der Astrophysiker. Die Energie, die von den Gezeiten an den
Planeten und seinen Mond abgegeben wird, halten die Bahn des Mondes stabil,
heizen ihn gleichzeitig auf und machen ihn damit vulkanisch aktiv. In ihrer
Studie konnten die Forschenden zeigen, dass ein kleiner Gesteinsmond durch
diesen extremen Vulkanismus mehr Natrium und Kalium ins All schleudern kann als
ein großer Gasplanet, insbesondere in großen Höhen.
"Natrium- und Kalium-Spektrallinien sind für uns Astronomen besondere
Schätze, weil sie äußerst hell sind", sagt Oza. "Die alten Straßenlaternen, die
unsere Straßen mit gelbem Dunst beleuchten, funktionieren mit dem gleichen Gas,
das wir jetzt in den Spektren von einem Dutzend Exoplaneten entdecken."
Die Forschenden verglichen ihre Berechnungen mit diesen Beobachtungen und
stießen dabei auf fünf Kandidaten von Systemen, in denen ein versteckter Exo-Moon
der zerstörerischen, thermischen Verdampfung trotzen und überleben könnte. Bei
Wasp 49-b lassen sich die beobachteten Daten am besten mit der Existenz einer
Exo-Io erklären. Allerdings gibt es auch andere Möglichkeiten. So könnte der
Exoplanet beispielsweise von einem Ring aus ionisiertem Gas umgeben sein oder
nicht-thermische Prozesse könnten eine Rolle spielen. "Wir müssen noch mehr
Hinweise finden", gibt Oza zu.
Die Forschenden setzen deshalb auf weitere Beobachtungen mit Satelliten im
Weltraum und Instrumenten am Boden. "Während die aktuelle Forschung in Richtung
Bewohnbarkeit und Biosignaturen geht, ist unsere Signatur eine Signatur der
Zerstörung", sagt der Astrophysiker. Einige dieser Welten könnten durch den
extremen Massenverlust in wenigen Milliarden Jahren zerstört werden. "Spannend
ist, dass wir diese zerstörerischen Prozesse in Echtzeit überwachen können wie
ein Feuerwerk", sagt Oza.
Die Ergebnisse dieser Arbeit, die zum Teil im Rahmen des Nationalen
Forschungsschwerpunkt PlanetS entstand, veröffentlichte Oza nun zusammen mit
Johnson und weiteren Forschenden in der Fachzeitschrift The Astrophysical
Journal.
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