Beherbergt ein ferner Planet einen vulkanischen Mond ähnlich Jupiters Io?

Die Existenz eines Mondes außerhalb unseres Sonnensystems wurde noch nie bestätigt, aber eine neue Studie unter Leitung der NASA könnte indirekte Beweise dafür liefern. Eine Pressemitteilung der NASA.

Quelle: NASA, 10. Oktober 2024

Pasadena, 10. Oktober 2024 – Neue Forschungsergebnisse des Jet Propulsion Laboratory der NASA zeigen mögliche Anzeichen für einen felsigen, vulkanischen Mond, der einen 635 Lichtjahre von der Erde entfernten Exoplaneten umkreist. Der wichtigste Hinweis ist eine Natriumwolke, die sich den Ergebnissen zufolge in der Nähe des Exoplaneten befindet, aber nicht synchron mit dem Gasriesen von der Größe eines Saturns namens WASP-49 b. Allerdings sind weitere Untersuchungen erforderlich, um das Verhalten der Wolke zu bestätigen. In unserem Sonnensystem verursachen die Gasemissionen von Jupiters vulkanischem Mond Io ein ähnliches Phänomen.

Obwohl noch keine Exomonde (Monde von Planeten außerhalb unseres Sonnensystems) bestätigt wurden, gibt es mehrere Kandidaten. Es ist wahrscheinlich, dass diese planetarischen Begleiter bisher unentdeckt geblieben sind, weil sie zu klein und zu schwach sind, um von aktuellen Teleskopen entdeckt zu werden.

Die Natriumwolke um WASP-49 b wurde erstmals 2017 entdeckt und erregte die Aufmerksamkeit von Apurva Oza, der früher als Postdoktorand am Jet Propulsion Laboratory der NASA tätig war und jetzt als Wissenschaftler am Caltech arbeitet, das das JPL leitet. Oza hat jahrelang untersucht, wie Exomonde anhand ihrer vulkanischen Aktivität entdeckt werden könnten. Io zum Beispiel, der vulkanischste Körper in unserem Sonnensystem, spuckt ständig Schwefeldioxid, Natrium, Kalium und andere Gase aus, die riesige Wolken um Jupiter bilden können, die bis zum 1.000-fachen des Radius des Riesenplaneten reichen. Es ist möglich, dass Astronomen, die ein anderes Sternensystem beobachten, eine Gaswolke wie die von Io entdecken könnten, selbst wenn der Mond selbst zu klein wäre, um ihn zu sehen.

Sowohl WASP-49 b als auch sein Stern bestehen größtenteils aus Wasserstoff und Helium, mit Spuren von Natrium. Keiner von beiden enthält genug Natrium, um die Wolke zu erklären, die von einer Quelle zu stammen scheint, die etwa 100.000 Kilogramm Natrium pro Sekunde produziert. Selbst wenn der Stern oder der Planet so viel Natrium produzieren könnte, ist unklar, durch welchen Mechanismus es ins All geschleudert werden könnte.

Könnte die Quelle ein vulkanischer Exomond sein? Oza und seine Kollegen machten sich daran, diese Frage zu beantworten. Die Arbeit erwies sich sofort als schwierig, denn aus so großer Entfernung überschneiden sich Stern, Planet und Wolke oft und nehmen denselben winzigen, weit entfernten Punkt im Raum ein. Daher musste das Team das System über einen längeren Zeitraum beobachten.

Eine Wolke, die sich bewegt

In einer neuen Studie, die in der Fachzeitschrift Astrophysical Journal Letters veröffentlicht wurde, fand das Team mehrere Hinweise, die darauf hindeuten, dass die Wolke von einem separaten Körper erzeugt wird, der den Planeten umkreist, obwohl weitere Untersuchungen erforderlich sind, um das Verhalten der Wolke zu bestätigen. Zweimal zeigten ihre Beobachtungen beispielsweise, dass sich die Wolke plötzlich vergrößerte, als würde sie aufgetankt, wenn sie nicht in der Nähe des Planeten war.

Sie beobachteten auch, dass sich die Wolke schneller als der Planet bewegte, was unmöglich erscheint, wenn sie nicht von einem anderen Körper erzeugt wird, der sich unabhängig vom Planeten und schneller als dieser bewegt.

„Wir denken, dass dies ein wirklich entscheidender Beweis ist“, sagte Oza. „Die Wolke bewegt sich in die entgegengesetzte Richtung, die sie laut Physik einschlagen müsste, wenn sie Teil der Planetenatmosphäre wäre.“

Obwohl diese Beobachtungen das Forschungsteam fasziniert haben, sagen sie, dass sie das System länger beobachten müssten, um sich über die Umlaufbahn und die Struktur der Wolke sicher zu sein.

Eine Chance für vulkanische Wolken

Für einen Teil ihrer Nachforschungen nutzten die Forscher das Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte in Chile. Ozas Mitautorin Julia Seidel, Forschungsstipendiatin am Observatorium, stellte fest, dass sich die Wolke hoch über der Atmosphäre des Planeten befindet, ähnlich wie die Gaswolke, die Io um Jupiter erzeugt.

Sie verwendeten auch ein Computermodell, um das Szenario des Exomonds zu veranschaulichen und es mit den Daten zu vergleichen. Der Exoplanet WASP-49 b umkreist den Stern alle 2,8 Tage mit einer uhrmacherischen Regelmäßigkeit, aber die Wolke erschien und verschwand in scheinbar unregelmäßigen Abständen hinter dem Stern oder hinter dem Planeten. Anhand ihres Modells zeigten Oza und sein Team, dass ein Mond mit einer achtstündigen Umlaufbahn um den Planeten die Bewegung und Aktivität der Wolke erklären könnte, einschließlich der Art und Weise, wie sie sich manchmal vor dem Planeten zu bewegen schien und nicht mit einer bestimmten Region des Planeten verbunden zu sein schien.

„Die Beweise sind sehr überzeugend, dass diese Wolke von etwas anderem als dem Planeten und dem Stern erzeugt wird“, sagte Rosaly Lopes, eine Planetengeologin am JPL, die zusammen mit Oza die Studie verfasst hat. „Die Entdeckung eines Exomonds wäre etwas ganz Besonderes, und aufgrund von Io wissen wir, dass ein vulkanischer Exomond möglich ist.“

Ein gewaltsames Ende

Auf der Erde werden Vulkane durch die Hitze im Kern angetrieben, die von der Entstehung des Planeten übrig geblieben ist. Die Vulkane auf Io hingegen werden durch die Schwerkraft des Jupiters angetrieben, die den Mond zusammenpresst, wenn er sich dem Planeten nähert, und die dann nachlässt, wenn sich der Mond entfernt. Diese Biegung heizt das Innere des kleinen Mondes auf, was zu einem Prozess führt, der als Gezeitenvulkanismus bezeichnet wird.

Wenn WASP-49 b einen Mond von ähnlicher Größe wie die Erde hat, schätzen Oza und sein Team, dass der rasche Masseverlust in Verbindung mit dem Druck der Schwerkraft des Planeten schließlich zu seinem Zerfall führen wird.

„Wenn es dort wirklich einen Mond gibt, wird er ein sehr zerstörerisches Ende haben“, sagt Oza.

Übersetzung: DeepL.com / Stefan Goth

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