Erst letzte Woche habe ich über die Suche nach Vulkanismus auf extrasolaren Planeten berichtet. Dabei ging es um die Frage, wie man feststellen kann, ob auf einem Planet der einen anderen Stern umkreist, erdähnliche Bedingungen herrschen. Und nach allem was wir bis jetzt wissen, braucht es dafür auch geologische Aktivität, also unter anderem Vulkanismus. Mit den großen Teleskopen, die im nächsten Jahrzehnt den Betrieb aufnehmen werden, wird es dann auch möglich sein, bei potentiellen “zweiten Erden” nach Vulkanausbrüchen zu suchen. Das dies bald möglich sein wird, ist bemerkenswert. Ebenfalls bemerkenswert ist aber auch, dass jetzt schon erste Anzeichen von Vulkanismus auf fremden Planeten gefunden worden sind!

Der Planet, den Brice-Olivier Demory von der Universität Cambridge und seine Kollegen untersucht haben (“Variability in the super-Earth 55 Cnc e”), heißt 55 Cancri e und ist definitiv nicht erdähnlich. Er wurde 2004 entdeckt, ist etwa doppelt so groß wie die Erde und fast neunmal so schwer wie unser Planet. Und vor allem ist er heiß! Er umkreist seinen Stern enorm dicht, der Abstand beträgt nur 1,5 Millionen Kilometer. Das ist nur wenig mehr als der vierfache Abstand zwischen Erde und Mond und der Planet ist seinem Stern so nahe, dass er eine Umkreisung in nur 18 Stunden absolviert! Durch die Nähe zum Stern herrschen dort Temperaturen bis zu 2700 Grad Celsius! 55 Cancri e ist also mit Sicherheit keine “zweite Erde” – aber trotzdem enorm interessant.

Demory und seine Kollegen haben das Spitzer-Weltraumteleskop benutzt, um 55 Cancri e zu beobachten. Beziehungsweise nicht direkt den Planeten, sondern den Stern, den er umkreist. Spitzer ist ein Infrarotteleskop, also besonders gut geeignet, um die Wärmeabstrahlung von Himmelskörper zu beobachten. Die Astronomen haben untersucht, wie sich die Infrarothelligkeit des Sterns verändert, wenn der Planet gerade vor ihm vorüber zieht bzw. wenn der Planet hinter dem Stern steht. Aus einer Analyse dieser Taten lässt sich dann die Temperatur des Planeten berechnen. Dabei stellten sie fest, dass die beobachteten Werte aus dem Jahr 2013 deutlich von denen im Jahr 2012 abweichen. Das Signal veränderte sich um etwa 300 Prozent; die Temperaturen auf der Tagseite des Planeten variierten demnach zwischen 1000 und 2700 Grad!

Das ist ziemlich viel und mehr, als man normalerweise erwarten würde. Die Forscher schlagen nun eine interessante Hypothese vor, um die Veränderungen zu erklären: Vulkanische Aktivität. Durch die Nähe zum Stern und die hohen Temperaturen ist sowieso davon auszugehen, dass die Oberfläche nicht aus festem Gestein besteht, sondern aufgeschmolzen ist. Die starken Gezeitenkräfte die zwischen Stern und Planet wirken, könnten nun – so wie zum Beispiel auch auf dem Jupitermond Io in unserem Sonnensystem – für vulkanische Aktivität sorgen. Wenn Vulkane dort große Mengen an Gas und Staub in die heiße Atmosphäre des Planeten pusten, könnte das genau die Veränderungen in der Infrarothelligkeit erzeugen, die man beobachtet hat.

Dieses Ergebnis ist insofern interessant, als es das erste Mal ist, das man solche massiven Veränderungen nicht bei einem extrasolaren Gasplaneten sondern einer kleineren, felsigen “Supererde” beobachtet hat. Wenn es sich wirklich um Vulkanausbrüche handelt, die dort stattfinden, dann müssen das extrem gewaltige Ereignisse sein. Gas und Staub müssen mindestens bis in eine Höhe von 1300 bis 5100 Kilometer geschleudert worden sein (allerdings nur, wenn es mehrere Ausbrüche gab) und das mit Geschwindigkeiten von bis zu 17 Kilometern pro Sekunde! Auf der Erde würde das schon reichen, damit das Material bis ins Weltall gelangt. Da 55 Cancri e aber viel massereicher ist, ist auch die Fluchtgeschwindigkeit dort höher und liegt bei 24 Kilometer pro Sekunde. Trotz der gewaltigen Eruptionen bleibt das Material also an den Planeten gebunden und entkommt nicht in den Weltraum.

55 Cancri e wird mit Sicherheit weiter beobachtet werden und auch eines der bevorzugten Ziele der kommenden großen Teleskope sein. Das, was dort vor sich geht wird uns in Zukunft viel darüber verraten, wie Planeten funktionieren (in unserem Sonnensystem gibt es ja keine Supererde). 55 Cancri e ist 40 Lichtjahre von der Erde entfernt und damit zu weit weg, um in absehbarer Zukunft mit Bildern rechnen zu können, die Details seiner Oberfläche oder gar die Vulkanausbrüche (so sie denn tatsächlich stattfinden) selbst. Aber wir werden auf jeden Fall genug neue Daten sammeln können, um faszinierende Bilder in unseren Köpfen entstehen zu lassen!

Kommentare (9)

  1. #1 UMa
    6. Mai 2015

    Ich hätte ja zuerst an eine Veränderung der Bewölkung gedacht. Warum also Vulkanismus?
    Oder könnten hier die Verhältnisse ähnlich wie bei Io sein, die einen starken Vulkanismus durch die Gezeitenreibung hat?

  2. #2 Ferrer
    6. Mai 2015

    Faszinierend, was wir aus 40 Lichtjahren Entfernung bereits erfahren können. Aber eins wundert mich: wenn die Temperaturen zwischen 1000 und 2700 Grad variieren (Grad Celsius, nehme ich an? Also gerundet zwischen 1.300 und 3.000 Kelvin?), dann errechne ich eine Variation von “nur” 130% auf einen Wert von 230% insgesamt. Habe ich etwas falsch berechnet?

  3. #3 JoselB
    6. Mai 2015

    @Ferrer
    Ich vermute mal, dass sich das gemessene Signal nicht linear zur Temperatur ändert

  4. #4 Wizzy
    6. Mai 2015

    @Ferrer #2

    Richtig, es sind 1300 – 3000 Kelvin gemeint. Die Variation der Strahlung einer bestimmten Wellenlänge (4,5μm) war 300%. Die Temperatur steht in nicht-linearem Bezug dazu.

    Die Wärmestrahlungsleistung über das gesamte Spektrum (in unserem Fall bei 55 Cancri e wurde dies aber nicht gemessen, bei bestimmten Wellenlängen gilt anderes) ist z.B. proportional zu T hoch vier: P~T^4

  5. #5 Funsailor
    6. Mai 2015

    @Florian
    Of Topic aber Interresant:

    http://www.astronews.com/news/artikel/2015/05/1505-005.shtml

    Das man Quasare zur Vermessung der Erde nutzt finde einfach genial.

  6. #6 Ferrer
    6. Mai 2015

    @JoselB & Wizzi: Vielen Dank, klar und einleuchtend

  7. #7 Ferrer
    6. Mai 2015

    Ups! Wizzy natürlich mit “y”

  8. #8 Bruno
    6. Mai 2015

    Wie zuverlässig ist denn, dass die Temperaturunterschiede vom Planeten selbst stammen und nicht vom Stern?

  9. #9 Alderamin
    6. Mai 2015

    @Bruno

    Die Leuchtkraft geht mit T^4, dann würde der Stern massiv heller werden. Das wäre nicht zu übersehen. Der Planet selbst ist so klein, dass dessen Leuchtkraftzunahme vor dem Stern kaum messbar ist.