Exo-Io: Vulkanischer Exo-Moon im Orbit von WASP-49 b?

WASP-49 ist ein gelber Zwergstern, etwas kleiner als die Sonne und im Gefüge des Universums wohl genauso unwichtig wie unser eigener Heimatstern, sodass er bisher nicht einmal einen richtigen Namen bekommen hat. Astronomen kennen ihn auch als „2MASS J06042146-1657550“ oder „TYC 5936-2086-1“. Dass er mit WASP-49 zusätzlich eine relativ kurze Bezeichnung besitzt, verdankt er der „Wide Angle Search for Planets“: WASP ist eine internationalen Kooperation, die zwei autonome Teleskope betreibt, mit deren Daten im Jahre 2011 in diesem, 550 Lichtjahre von der Erde entfernten System im Sternbild Hase ein Planet entdeckt wurde.

WASP-49 b ist etwas größer als unser Jupiter. Allerdings handelt es sich um einen sogenannten „Heißen Jupiter“. WASP-49 b umkreist seine Sonne einmal in drei Tagen. Sein Orbit verläuft mit einem Abstand von 0,037 Astrononomischen Einheiten (die Erde ist 30 mal weiter entfernt von der Sonne) so eng um seinen Stern, dass der Planet sich extrem aufheizen muss. In dieser an sich schon unangenehmen Umgebung vermuten Forscher nun einen Mond. Dieser Exo-Mond – ein Mond außerhalb unseres Sonnensystems – wäre eine extreme Version des Jupitermonds Io, also eine Exo-Io.

„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, Postdoc am Physikalischen Institut der Universität Bern, „ein Ort, wo Jedis den Tod finden, wie Anakin Skywalker weiß.“ Exo-Monde aus Gestein wurden bisher nur in unserem Sonnensystem nachgewiesen. Auch bei WASP-49 gibt es bisher nur Indizien. Auf die Existenz der Exo-Io schließen die Berner Forscher, weil zuvor im Spektrum des Planeten WASP-49 b Natriumgas in außergewöhnlich großer Höhe nachgewiesen wurde. „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, USA, 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. „Die enormen Gezeitenkräfte in einem solchen System sind der Schlüssel zu allem“, erklärt Oza. Die Energie, die von den Gezeiten an den Planeten und seinen Mond abgegeben wird, hält die Bahn des Mondes stabil, heizt ihn gleichzeitig auf und macht ihn so vulkanisch aktiv.

Bei WASP-49 b passen die gemessenen Daten zwar gut zur Existenz einer Exo-Io. Allerdings gibt es auch andere Möglichkeiten, das geben die Forscher zu. So könnte der Exoplanet beispielsweise von einem Ring aus ionisiertem Gas umgeben sein oder nicht-thermische Prozesse könnten eine Rolle spielen.

Künstlerische Darstellung einer vulkanischen Exo-Io mit extremem Massenverlust. Der versteckte Exo-Mond ist von einer angestrahlten Gaswolke umgeben, die in Orange-Gelb leuchtet, als würde man sie durch einen Natriumfilter betrachten. Natriumwolkenschwaden folgen der Mondumlaufbahn, möglicherweise angetrieben von der Magnetosphäre des Gasriesen (Bild: Universität Bern, Thibaut Roger)

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