Stromsysteme extrasolarer Planeten

Seit der Erstentdeckung 1995 wissen wir von mehr als 100 extrasolaren Planeten. Den aktuellen Stand erfährt man im Internet, z.B. über die Enzyklopädie der extrasolaren Planeten von J. Schneider. Beobachtungen dieser Planetensysteme sind allerdings so schwierig, dass wir nur wenige detaillierte Informationen über sie besitzen. Viele der bisher beobachteten Systeme sind sehr verschieden vom Sonnensystem, z.B. Gasriesen wie der Jupiter in sehr geringer Entfernung vom Zentralgestirn. Während Merkur, der sonnennächste unserer Planeten, eine große Bahnhalbachse von 0.387 AU besitzt. Das ist aber immer noch ungefähr das 17-fache der Bahnhalbachse von OGLE-TR-56 b (der Planet mit dem geringsten heute bekannten Abstand vom Stern). So ist, in Sternradien ausgedrückt, OGLE-TR-56 b nur 4.4 Sternradien von seiner "Sonne" entfernt. Derart geringe relative Abstände gibt es in unserem Sonnensystem nur zwischen Planeten und ihren Monden, z.B. zwischen Jupiter und seinem Mond Io. Io hat einen Abstand von ungefähr 5.7 Jupiterradien. Zwischen Io und Jupiter fand man eine starke elektromagnetische Wechselwirkung. Mit diesem Wissen fragten wir uns: Verhalten sich Extrasolare Planetensystem mit Planeten in extrem kleinen Abständen wir Io und Jupiter? Da wir dort nicht hinfliegen können und es noch keine geeigneten Beobachtungen gibt, untersuchte eine Doktorarbeit, die im Dezember 2005 erfolgreich verteidigt wurde die Frage nach dem Stromsystem extrasolarer Planeten mit Hilfe numerischer Simulationen.

Abbildung 1 illustriert, was wir herausfanden: Der gelbe Kreis links von der Abbildung ist der Stern. Der weiße Kreis in der Abbildung deutet einen Planeten von Jupitergröße an. Der Abstand (nicht maßstabsgetreu) zwischen beiden beträgt 0.0225 AU. Sie sehen einen Schnitt senkrecht zur Ekliptik des Systems. In diesem Beispiel simulierten wir die Wechselwirkung eines plausiblen planetaren Magnetfeldes mit dem Sternwind. Dessen Ausbreitung wird durch die gelben Pfeile angedeutet.

Aufgrund dieser Wechselwirkung entstehen Stromsysteme. Ihr Anteil parallel zum Magnetfeld ist in Farbe dargestellt. Der obere Teil des Stromsystems scheint vom Sternwind in den interplanetaren Raum, d.h. nach rechts, getragen zu werden. Dahingegen scheint der untere Teil des Stromsystems erstaunlicherweise mit dem Stern verbunden zu sein. Das passiert nur, wenn der Sternwind besondere Eigenschaften aufweist. Deshalb gibt es das nicht bei den Planeten im Sonnensystem. Eine eingehendere Betrachtung des Sonnensystems zeigt uns aber ein ähnliches Verhalten bei Io und Jupiter: Beide sind durch ein Stromsystem miteinander verbunden. In diesem Fall sind aber beide Teile des Stromsystems beteiligt. Dies resultiert z.B. in starken Strahlungsereignissen, die wir als helle Fußpunkte in Jupiters Aurora oder als Radiostrahlung beobachten können.

Wie weit jedoch gehen die Ähnlichkeiten zwischen Io und Jupiter bzw. einem Extrasolaren Planeten in geringer Entfernung und seinem Stern? Sind Sie z.B. die Ursache für die von Shkolnik et al. (2003) beobachtete erhöhte chromosphärische Aktivität auf HD 179949, einem Stern mit Planeten? Dies ist Teil unser zukünftigen Forschungen. Kann eine genügend starke Wechselwirkung zu Superflares führen, wie Rubenstein and Schaefer (2000) postulieren? Noch kennen wir die Antwort auf diese Fragen noch nicht. Schon jetzt wissen wir allerding, dass wir uns um mögliche Konsequenzen für das Leben auf der Erde keine Sorgen zu machen brauchen:

Wir sind weit genug von der Sonne entfernt.