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Autor: Stefan Heykes / 01. Februar 2011, 15:49 Uhr

Werden Hot Jupiters durch Strom aufgeheizt?

Bei den meisten Hot Jupiters finden sich Anomalien im Durchmesser, die durch die klassische Gasplanetentheorie nicht erklärt werden können. Eine neue Theorie entwirft ein Modell, wonach elektrische Ströme in den Planeten als Heizung wirken.

Quelle: arxiv.org:1101.3800
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Bildquelle

Bild vergrößernEntwicklunsszenarien exemplarischer Hot Jupiters. Während schwere und relativ kühle Planeten ein Gleichgewicht erreichen, dehnen sich sehr heiße und leichte Planeten inflationär aus und lösen sich somit auf.
(Bild: Batygin et al.)
Hot Jupiters sind Exoplaneten, deren Masse im Bereich des Jupiters liegt. Es handelt sich also um Gasplaneten, die sehr nah ihren Stern umlaufen und somit stark aufgeheizt werden. Aus der Temperatur kann man nach der klassischen Theorie den Durchmesser bestimmen, allerdings zeigen die meisten Hot Jupiters, bei denen man die Größe messen kann, deutliche Abweichungen davon. Zur Messung ist man darauf angewiesen, dass die Planeten Transits durchführen, das heißt, aus unserer Sicht direkt vor dem Stern entlangziehen. Aus der Verdunkelung kann man bestimmen, wie groß der Planet ist, der den Stern verdeckt.

Lange war man nicht in der Lage zu erklären, warum viele Hot Jupiters von der theoretisch erwarteten Größe abweichen. Ein neuer Ansatz basiert auf der Heizwirkung elektrischer Ströme. Durch die hohe Temperatur der Hot Jupiters können in ihnen Atome ionisiert werden. Wenn diese Ionen durch den Planeten strömen, fließt dadurch elektrischer Strom, da Strom nichts anderes als die Bewegung von Ladungsträgern ist. Diese Ströme werden durch die planetaren Magnetfelder abgelenkt und erzeugen Reibung, die zu einer weiteren Aufheizung führt. Dadurch werden die Planeten heißer als nach der klassischen Theorie und somit auch größer.

Batygin et al.

Bild vergrößernTheoretische Größenobergrenzen nach dem neuen Modell. Durchgezogene Linien sind reine Gasplaneten, die gestrichelte Linie steht für ein Modell mit einem Felskern von 20 Erdmassen. Die Punkte sind die bekannten Hot Jupiters.
(Bild: Batygin et al.)
Das Team um Konstantin Batygin hat einige Modelle dazu angefertigt, die zum einen die Entwicklung ausgewählter Planeten simuliert, die aber auch Obergrenzen für die Größe von Hot Jupiters bestimmt, die mit allen bislang bekannten vereinbar sind. Eine interessante Eigenschaft dieses Modells ist, dass es das „Verdampfen“ bestimmter Planeten vorhersagt. Wenn ein Planet bei einer bestimmten Masse eine zu große effektive Temperatur (also die Temperatur, die von der Sterneinstrahlung bestimmt wird) besitzt, gehen seine äußeren Schichten verloren, bis nur noch ein kleiner Kern zurückbleibt oder der Planet komplett zerstört wird. Es könnte sich bei einigen der kleinen Planeten, die in großer Sternnähe gefunden wurden, also um die Überreste von zerstörten Hot Jupiters handeln.

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