Künstlerische Darstellung eines vulkanischen "Exo-Io", der einen extremen Massenverlust erleidet. Der verborgene Exomond ist eingehüllt in eine strahlende orange-gelbe Gaswolke, so wie er durch einen Natriumfilter zu sehen wäre. Natriumwolken entlang der Mondumlaufbahn könnten durch die Magnetosphäre des Gasriesen angetrieben werden.
Credit: University of Bern, Illustration: Thibaut Roger
Hinweise auf einen vulkanisch aktiven Exomond
Ein extrasolarer Gesteinsmond (Exomond) mit sprudelnder Lava könnte einen Planeten in 550 Lichtjahren Entfernung umkreisen. Das vermutet ein internationales Forscherteam unter der Leitung der Universität Bern, basierend auf der Grundlage theoretischer Vorhersagen, die mit Beobachtungen übereinstimmen. Der „Exo-Io“ scheint eine extreme Version von Jupiters Mond Io zu sein.
Jupiters Mond Io ist das vulkanisch aktivste Objekt in unserem Sonnensystem. Jetzt gibt es Hinweise darauf, dass ein aktiver Mond außerhalb unseres Sonnensystems, ein Exo-Io, im System WASP-49b verborgen sein könnte.
„Es wäre eine gefährliche vulkanische Welt mit einer geschmolzenen Oberfläche aus Lava, einer Mondversion von nahen Super-Erden wie 55 Cancri-e“, sagte Apurva Oza, Postdoktorand am Physik-Institut der Universität Bern und Mitarbeiter des NCCR PlanetS, ein Ort, an dem Jedis sterben, der Anakin Skywalker auf gefährliche Weise vertraut ist. „Aber das Objekt, das Oza und seine Kollegen in ihrer Arbeit beschreiben, scheint noch exotischer zu sein als das Objekt aus den Science-Fiction-Filmen Star Wars: Der postulierte Exomond umkreist einen Riesenplaneten, der wiederum in weniger als drei Tagen seinen Zentralstern umkreist – ein 550 Lichtjahre entferntes Szenario im wenig auffälligen Sternbild Lepus (Hase), das unterhalb des hellen Sternbilds Orion zu finden ist.
Natriumgas als Indiz
Bis jetzt haben Astronomen ja noch keinen Gesteinsmond jenseits unseres Sonnensystems entdeckt, aber auf der Grundlage von Indizien schlussfolgern die Berner Forscher, dass der Exo-Io existiert: Natriumgas wurde um WASP 49-b in einer ungewöhnlich großen Menge nachgewiesen. „Das neutrale Natriumgas ist so weit vom Planeten entfernt, dass es wahrscheinlich nicht nur von einem Planetenwind weggestoßen wird“, sagte Oza. Beobachtungen von Jupiter und Io in unserem Sonnensystem durch ein internationales Team, sowie Massenverlust-Berechnungen zeigen, dass ein Exo-Io bei WASP-49-b eine sehr plausible Natriumquelle sein könnte.“ „Das Natrium ist genau dort, wo es sein sollte, sagte der Astrophysiker.
Gezeiten halten das System stabil
Bereits im Jahr 2006 hatten Bob Johnson von der Universität von Virginia und der verstorbene Patrick Huggins von der New Yorker Universität in den USA gezeigt, dass große Mengen Natrium bei einem Exoplaneten auf einen verborgenen Mond oder einen Materialring hindeuten könnten. Und 10 Jahre später haben Forscher der Universität Virginia ausgerechnet, dass ein derart kompaktes System aus den drei Körpern – Stern, naher Riesenplanet und Mond – über Milliarden von Jahren stabil sein kann. Apurva Oza war damals ein Student in Virginia und hat nach seinem Ph.D in Paris über Mondatmosphären beschlossen, die theoretischen Berechnungen dieser Forscher weiter fort zu führen. Jetzt veröffentlichte er die Ergebnisse seiner Arbeit zusammen mit Johnson und Kollegen im Astrophysical Journal.
„Die enormen Gezeitenkräfte in einem solchen System sind der Schlüssel zu allem“, erklärte der Astrophysiker. Die durch die Gezeiten an den Planeten und seinen Mond abgegebene Energie hält die Umlaufbahn des Mondes stabil, erwärmt ihn gleichzeitig und macht ihn vulkanisch aktiv. In ihrer Arbeit konnten die Forscher zeigen, dass ein kleiner Gesteinsmond durch diesen extremen Vulkanismus mehr Natrium und Kalium in den Weltraum schleudern kann als ein großer Gasplanet, insbesondere in große Höhe. „Natrium- und Kalium-Linien sind für Astronomen ein großer Schatz, weil sie extrem hell sind“, sagte Oza. „Die alten Straßenlaternen, die unsere Straßen mit gelbem Licht ausleuchteten entsprachen dem Gas, das wir bis jetzt in den Spektren von einem Dutzend Exoplaneten entdeckt haben.
„Wir müssen mehr Hinweise finden“
Die Forscher verglichen ihre Berechnungen mit diesen Beobachtungen und fanden fünf Systeme, in denen ein verborgener Exomond trotz zerstörerischer thermischer Verdunstung überleben könnte. Für WASP 49-b lassen sich die beobachteten Daten am besten durch die Existenz eines Exo-Io erklären. Es gibt jedoch auch andere Möglichkeiten. Zum Beispiel könnte der Exoplanet von einem Ring aus ionisiertem Gas oder von nicht-thermischen Prozessen umgeben sein. „Wir müssen mehr Hinweise finden“, gibt Oza zu. Die Forscher machen daher weitere Beobachtungen mit boden- und weltraumgestützten Instrumenten.
„Während die derzeitige Welle der Forschung auf Bewohnbarkeit und Biosignaturen abzielt, ist unsere Signatur eine Signatur der Zerstörung“, sagte der Astrophysiker. Einige dieser Welten könnten durch den extremen Massenverlust in wenigen Milliarden Jahren zerstört werden. „Der aufregende Teil daran ist, dass wir diese zerstörerischen Prozesse in Echtzeit wie ein Feuerwerk überwachen können“, sagte Oza.
1. September 2019/SP
Verein Kuffner-Sternwarte
