Es gibt sehr viel mehr Monde als Planeten. Zumindest in unserem Sonnensystem ist das so und es gibt eigentlich keinen Grund, warum es anderswo anders sein sollte. Wir kennen schon knapp 2000 Planeten bei anderen Sternen. Und eigentlich sollten da überall auch jede Menge extrasolare Monde sein. Aber die sind natürlich schwer zu finden. Prinzipiell spricht aber nichts dagegen, dass wir sie entdecken. Methoden dafür gibt es genug und es kann eigentlich jeden Tag so weit sein. Und um ganz sicher zu gehen, entwickeln die Wissenschaftler immer wieder neue Vorschläge, wie man die extrasolaren Monde finden kann. Zum Beispiel, in dem man nach den Plasmaringen sucht, die von Vulkanen erzeugt werden.

Auf den ersten Blick mag das ein wenig weit hergeholt klingen: Was sind Plasmaringe? Was haben die mit Vulkanen zu tun? Und gibt es überhaupt Vulkane auf Monden? Ja, die gibt es. Zumindest bei uns im Sonnensystem. Der Jupitermond Io ist der vulkanisch aktivste Himmelskörper im ganzen Sonnensystem. Die starken Gezeitenkräfte die zwischen ihm und dem großen Jupiter wirken, haben den Mond durchgeknetet und aufgeheizt. Io ist voll von Vulkanen die immer wieder mal ausbrechen.

Ausbruch des Vulkans Pele auf Io (Bild: NASA / JPL / USGS)

Ausbruch des Vulkans Pele auf Io (Bild: NASA / JPL / USGS)

Und da Io zwar für einen Mond recht groß, mit einem Durchmesser 3643 Kilometer aber dann doch vergleichsweise klein ist, können seine Vulkane Material direkt bis ins All schleudern. Dabei handelt es sich hauptsächlich um Schwefeldioxid und diese Moleküle landen dann in Jupiters starkem Magnetfeld. Dort werden sie ionisiert und bilden einen Plasmaring (Plasma ist ja nichts anderes als ein Gas aus ionisierten, also elektrisch geladenen, Atomen bzw. Molekülen) um Jupiter herum.

Und was bei uns passiert, kann auch anderswo passieren. Es spricht absolut nichts dagegen, dass extrasolare Planeten extrasolare Monde haben. Und das diese Monde dann ebenfalls von den Gezeitenkräften aufgeheizt werden, Vulkanismus entwicklen und Plasmaringe erzeugen. Und wenn das so ist, dann lohnt es sich, danach zu suchen. Man kann entweder probieren, die Radiostrahlung der Plasmaringe zu identifizieren. Oder man sucht direkt nach Spuren des Plasmas im Licht des Sterns. Das ist der Vorschlag von Lotfi Ben-Jaffel und Gilda Ballester von den Universitäten in Paris bzw. Arizona. Sie sind der Meinung, dass man Plasmaringe auch identifizieren kann, wenn man bei planetaren Transits ganz genau hinsieht (“Transit of Exomoon Plasma Tori: New Diagnosis”).

Transits haben sich ja als enorm erfolgreiche Methode bei der Planetensuche herausgestellt. Wenn ein Planet von uns aus gesehen direkt vor dem Stern vorüber zieht, dann blockiert er ein bisschen von dessen Licht. Der Stern wird periodisch heller und dunkler werden und daraus lassen sich die Eigenschaften des Planeten ableiten. Ist so ein Planet nun aber von einem Plasmaring umgeben, weil er einen vulkanischen Mond hat, dann kann das die Art und Weise beeinflussen, wie das Licht des Sterns heller und dunkler wird. Ben-Jaffel und Ballester haben das am Computer simuliert und nachgesehen, was da genau passiert.

Dazu haben sie zuerst einmal modelliert, wie solche Plasmaringe aussehen könnten. Sie haben zwei konkrete Fälle untersucht: Die schon bekannten Planeten HD 189733b und WASP-12b, bei denen man zwar noch keine Monde entdeckt, aber vielversprechende Hinweise gefunden hat. Diese Bilder zeigen, wie sich ein Plasmaring jeweils verhalten könnte:

Oben sieht man den Fall von WASP-12b, unten den Planeten von HD 189733b; Links den Blick von oben und rechts den Blick von der Seite. Die Farben geben die Verteilung des Plasmas an, das vom Mond ins Magnetfeld des Planeten transportiert wird. Bei WASP-12b befindet sich der Mond auf der linken Seite (bei “9 Uhr”); bei HD 189733b ist er auf der rechten Seite (bei “3 Uhr”). Die Dichte des Plasmas (und die Art der Moleküle aus denen es besteht) bestimmt, wie stark das Licht des Sterns vom Plasmaring absorbiert wird und wie stark die Auswirkungen auf den Transit sind. Ben-Jaffel und Ballester zeigen, dass man schon vorhandene Daten über den Transit von WASP-12b durchaus so interpretieren kann, dass sie zur Existenz eines Mondes passen:

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Kommentare (8)

  1. #1 pederm
    8. April 2014

    Interessant. Aber mal ehrlich: Durch diese fünf Datenpunkte kann man fast alles legen, die “typisch asymmetrische” Kurve, ihr Spiegelbild oder eine symmetrische Kurve. Stimme zu: nicht wirklich überzeugend!

  2. #2 Ludmila
    http://scienceblogs.de/planeten
    8. April 2014

    Mich störte an dem Paper auch, dass die mal eben ein planetares Magnetfeld von 7 Gauss am Äquator genommen haben. Das ist mehr als Jupiter hat und eigentlich sollte das Magnetfeld relativ schwach sein, weil die Planeten recht langsam rotieren (gebundene Rotation). Ihr Argumentation für so ein starkes Magnetfeld ist ‘scaling’ und bedeutet übersetzt.: “Keine Ahnung, wie die Planetologen auf das Magnetfeld kommen, aber wir haben hier mal ein paar Gleichungen und blasen das jetzt einfach mal auf”. Das geht fast immer schief.

    Und wenn das Magnetfeld des Planeten so stark sein soll, sollte man auch die Wechselwirkung mit dem Stern sehen. Das wird aber nicht mal erwähnt. Wenn eine andere unabhängige Methode einen Teil deines Modells bestätigen könnte, sollte man das wohl erwähnen. Was noch mehr bestätigt, dass die eigentlich wenig Ahnung von der Theorie dahinter haben.

    Also halten wir mal fest: Datenlage mehr als schwach und es wird auch nicht besser werden. Alternative Erklärungen bzw. eindeutige Vorhersagen Fehlanzeige. Theorie: Schwach.

    Na ja.

    Die Idee find ich aber prinzipiell gut. Es wird nur schwierig, das eineindeutig zu testen.

  3. #3 Florian Freistetter
    8. April 2014

    @Ludmila: Mir kam das auch irgendwie so vor, als wollte man da jetzt unbedingt irgendwas finden, das man in die Form der Beobachtungsdaten pressen kann. Es ist auch ein wenig optimistisch, jetzt schon zu modellieren, welche Ionen so ein Exovulkan auf nem Exomond ins All schmeisst. Da sind noch zu viele freie Parameter…

  4. #4 stone1
    9. April 2014

    Wäre vulkanische Aktivität auf einem Mond mit geringer Schwerkraft eigentlich die einzige mögliche Ursache für einen solchen Plasmaring oder hätte der auch aus einem anderen Grund entstehen können?

  5. #5 Florian Freistetter
    9. April 2014

    @stone1: “Wäre vulkanische Aktivität auf einem Mond mit geringer Schwerkraft eigentlich die einzige mögliche Ursache für einen solchen Plasmaring”

    Naja, irgendwie muss das Gas ja ins All kommen und Vulkane sind da eben eine gute Möglichkeit. Spontan würde zumindest mir kein anderes Phänomen einfallen, mit dem man regelmäßig Gas von der Oberfläche eines Himmelskörpers ins All kriegt.

  6. #6 Alderamin
    9. April 2014

    @Florian

    Ein Superflare, der die Atmosphäre eines eng kreisenden Planeten trifft?

    Neben den flare-freudigen roten Zwergsternen gibt es auch einige wenige G-Sterne, die riesige Flecken entwickeln und gewaltige Flares verursachen können, zehntausend mal stärker als unsere Sonne. Der Grund dafür ist noch unbekannt.

    Wenn der Sonnenwind Planetenatmosphären erodiert, vielleicht könnten dann solche Flares auf einen Schlag eine nennenswerte Menge Gas z.B. von einem Gasriesen abtragen?

  7. #7 stone1
    9. April 2014

    @Florian und Alderamin:
    Ich hab natürlich selbst auch keine Ahnung, was sonst als Erklärung für einen Planetenplasmaring in Frage käme, es ist für mich erstaunlich genug, dass man überhaupt schon kurz davor steht, extrasolare Monde zumindest indirekt zu entdecken.

  8. #8 Alderamin
    9. April 2014

    @stone1

    Es gibt noch andere Möglichkeiten, extrasolare Monde nachzuweisen:

    – Im Transit verursachen sie selbst eine Abschattung, die zetilich versetzt zu der des Planeten wäre, und sich bei mehreren Transits um denjenigen des Planeten heumbewegen sollte; da man schon Planeten von Merkurgröße nachweisen kann, sollte es für große Monde eines Kalibers wie Titan oder Ganymed schon reichen.
    – Wenn sie groß gegenüber dem Planeten sind, sollten sie dessen Transits verzögern oder vorverlegen, je nachdem auf welcher Seite des Planeten sie sich befinden.

    Die erste Methode würde also z.B. große Monde eines Hot Jupiter finden, die zweite würde den Erdmond bei der Erde nachweisen. Die Plasmamethode wäre natürlich eine interessante zusätzliche Methode, die (bei Nachweis über Radiostrahlung) nicht einmal auf Transits angewiesen wäre.

    Astronomen sind halt sehr findig, wenn es darum geht, aus einer unaufgelösten Beugungsfigur einer Punktlichtquelle Informationen herauszuquetschen, ein wie großer Planet welcher Masse und mit welcher Atmosphäre da in Begleitung eines Mondes einen Fixstern in welcher Zeit und welchem Abstand umkreist.