Energiereiche Teilchen können Exoplaneten bombardieren (Originalartikel vom 15.02.2019)

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Weekly Science Update – Übersetzt von Harald Horneff

(Originalartikel unter www.cfa.harvard.edu)

Eine künstlerische Darstellung des Planetensystems TRAPPIST-1, gestützt auf verfügbare Daten der Planeten über ihre Durchmesser, Massen sowie Entfernungen vom Heimatstern. Neueste Simulationen zeigen, daß die Planeten wahrscheinlich einem schweren Beschuss aus geladenen Teilchen von Seiten stellarer Winde und Schockwellen ausgesetzt sind. NASA/JPL-Caltech

TRAPPIST-1 ist ein System aus sieben erdgroßen Welten, die einen extrem kühlen Zwergstern umkreisen, und das ungefähr 120 Lichtjahre entfernt liegt. Man hält den Stern, und demzufolge sein Planetensystem, für zwischen fünf und zehn Milliarden Jahre alt und schätzt es somit bis zum Doppelten des Alters unseres eigenen Sonnensystems. Für Forscher, die andernorts auf der Suche nach Hinweisen für Leben sind, bietet das fortgeschrittene Alter Chemie und Evolution mehr Zeit zu wirken, mehr, als die Erde zur Verfügung hatte. Andererseits befinden sich alle Planeten nah am Stern (wahrscheinlich rotieren sie sogar gebunden, eine Seite immer dem Stern zugewandt) und demzufolge würden sie viele Milliarden Jahre mehr durch die Sternwinde in hochenergetische Strahlung getaucht sein, was sich nachteilig auf irgendwelche Atmosphären, die sie besitzen, auswirkt.

In einer neuen Abhandlung, erschienen im Astrophysical Journal, führten die CfA-Astronomen Federico Fraschetti, Jeremy Drake, Julian Alvardo-Gomez, Sofia Moschou und Cecilia Garraffo mit ihrem Kollegen O. Cohen Simulationen über die Auswirkungen hochenergetischer Protonen aus einem Sternwind auf nah gelegene Exoplaneten durch. Diese Teilchen werden bei stellaren Flares oder durch Schockwellen, die durch magnetische Ereignisse in der Korona des Sterns angetrieben werden, erzeugt. Messungen solarer Ausbrüche liefern den Forschern eine Grundlage für ihre Simulationen.

Die Astronomen erstellten die erste realistische Simulation der Ausbreitung von energiereichen Teilchen durch die Umgebung eines turbulenten Magnetfeldes für einen M-Zwergstern sowie dessen Wind und passten die Details an das System TRAPPIST-1 an. Sie entdeckten, daß die Teilchen innerhalb des stellaren Magnetfeldes gefangen sind und in zwei polare Ströme gelenkt werden, die auf die Bahnebene der Planeten ausgerichtet sind – unabhängig vieler Einzelheiten. Die Wissenschaftler kommen zu dem Schluß, daß der innerste, vermeintlich bewohnbare Planet des Systems, TRAPPIST-1e, durch einen Protonenfluß beschossen wird, der bis zu einer Million mal größer ist als der, den die heutige Erde erfährt. Allerdings sind viele Variable im Spiel, zum Beispiel der Winkel zwischen dem Magnetfeld und der Rotationsachse des Sterns, und deshalb besteht eine große Unsicherheit, wie sich diese Effekte tatsächlich in den einzelnen Situationen auswirken.

Literatur:

„Stellar Energetic Particles in the Magnetically Turbulent Habitable Zones of TRAPPIST-1-like Planetary Systems“

F. Fraschetti, J. J. Drake, J. D. Alvarado-Gomez, S. P. Moschou, C. Garraffo, and O. Cohen

The Astronomical Journal, (in press)

oder

arXiv:1902.03732v1

[astro-ph.HE]

11 Feb 2019