Das Interesse an erdähnlichen Planeten, die in der bewohnbaren Zone ihres Muttersterns kreisen, ist stark gestiegen, angetrieben von der Suche nach Leben außerhalb unseres Sonnensystems. Doch die Bewohnbarkeit solcher Planeten, bekannt als Exoplaneten, wird von mehr als nur ihrer Entfernung vom Stern beeinflusst.
Eine neue Studie von David Alexander und Anthony Atkinson von der Rice University erweitert die Definition einer bewohnbaren Zone für Planeten um das Magnetfeld ihrer Sterne. Dieser Faktor, der in unserem Sonnensystem gut untersucht ist, kann erhebliche Auswirkungen auf das Leben auf anderen Planeten haben, so die in Das Astrophysikalische Journal am 9. Juli.
Das Vorhandensein und die Stärke des Magnetfelds eines Planeten sowie seine Wechselwirkung mit dem Magnetfeld des Muttersterns sind entscheidende Faktoren für die Fähigkeit eines Planeten, Leben zu ermöglichen. Ein Exoplanet benötigt ein starkes Magnetfeld, um ihn vor Sternaktivität zu schützen, und er muss weit genug von seinem Stern entfernt kreisen, um eine direkte und möglicherweise katastrophale magnetische Verbindung zu vermeiden.
„Die Faszination für Exoplaneten rührt von unserem Wunsch her, unseren eigenen Planeten besser zu verstehen“, sagte Alexander, Professor für Physik und Astronomie, Direktor des Rice Space Institute und Mitglied des Texas Aerospace Research and Space Economy Consortium. „Fragen zur Entstehung und Bewohnbarkeit der Erde sind die Hauptantriebskräfte hinter unserer Erforschung dieser fernen Welten.“
Magnetische Wechselwirkungen
Traditionell konzentrieren sich Wissenschaftler auf die „Goldlöckchen-Zone“, also den Bereich um einen Stern, in dem die Bedingungen für die Existenz von flüssigem Wasser gerade richtig sind. Indem Alexanders Team das Magnetfeld des Sterns zu den Bewohnbarkeitskriterien hinzufügt, bietet es ein differenzierteres Verständnis davon, wo im Universum Leben gedeihen könnte.
Die Untersuchung konzentrierte sich auf die magnetischen Wechselwirkungen zwischen Planeten und ihren Muttersternen, ein Konzept, das als Weltraumwetter bekannt ist. Auf der Erde wird das Weltraumwetter von der Sonne angetrieben und beeinflusst das Magnetfeld und die Atmosphäre unseres Planeten. Für die Studie vereinfachten die Forscher die komplexe Modellierung, die normalerweise zum Verständnis dieser Wechselwirkungen erforderlich ist.
Die Forscher charakterisierten die Sternaktivität mithilfe der Rossby-Zahl (Ro): dem Verhältnis der Rotationsperiode des Sterns zu seiner konvektiven Umlaufzeit. Dies half ihnen, den Alfvén-Radius des Sterns abzuschätzen – die Distanz, bei der sich der Sternwind effektiv vom Stern abkoppelt.
Planeten innerhalb dieses Radius kämen nicht als bewohnbare Kandidaten in Frage, da sie magnetisch an den Stern gebunden wären, was zu einer schnellen Erosion ihrer Atmosphäre führen würde.
Mithilfe dieses Ansatzes untersuchte das Team 1.546 Exoplaneten, um festzustellen, ob ihre Umlaufbahnen innerhalb oder außerhalb des Alfvén-Radius ihres Sterns liegen.
Leben anderswo in der Galaxie
Die Studie ergab, dass von den 1.546 untersuchten Planeten nur zwei, K2-3 d und Kepler-186 f, alle Bedingungen für potenzielle Bewohnbarkeit erfüllten. Diese Planeten sind erdgroß, umkreisen den Stern in einer Entfernung, die die Bildung von flüssigem Wasser begünstigt, liegen außerhalb des Alfvén-Radius ihres Sterns und haben ausreichend starke Magnetfelder, um sie vor Sternaktivität zu schützen.
„Obwohl diese Bedingungen notwendig sind, damit ein Planet Leben beherbergen kann, garantieren sie es nicht“, sagte Atkinson, ein Doktorand der Physik und Astronomie und Hauptautor der Studie. „Unsere Arbeit unterstreicht, wie wichtig es ist, bei der Suche nach bewohnbaren Planeten eine Vielzahl von Faktoren zu berücksichtigen.“
Die Studie unterstreicht auch die Notwendigkeit einer fortgesetzten Erforschung und Beobachtung von Exoplanetensystemen, wobei Lehren aus dem Sonne-Erde-System gezogen werden. Indem sie die Kriterien für Bewohnbarkeit erweitern, bieten die Forscher einen Rahmen für zukünftige Studien und Beobachtungen, um festzustellen, ob wir allein im Universum sind.
Alison Farrish, Postdoktorandin am NASA Goddard Space Flight Center und ehemalige Doktorandin an der Rice University, ist ebenfalls Autorin dieser Studie.
Mehr Informationen:
Anthony S. Atkinson et al., Erforschung der Auswirkungen des Sternmagnetismus auf die potenzielle Bewohnbarkeit von Exoplaneten, Das Astrophysikalische Journal (2024). DOI: 10.3847/1538-4357/ad4605