Im Laufe der Jahre der Beobachtungen haben Planetenforscher und Astrophysiker viele Möglichkeiten entwickelt, nach entfernten Exoplaneten zu suchen.
Es wird geschätzt, dass es nur in der Milchstraße keine geben sollteweniger als 100 Milliarden Welten, von denen fast 300 Millionen geeignete Bedingungen für die Entstehung von Leben haben müssen. Derzeit sind jedoch etwas mehr als 5.200 bestätigte Exoplaneten bekannt, und Beobachtungen von weiteren 9.000 Kandidatenobjekten werden noch getestet.
Wie entsteht die Aurora?
Aurora – eine bunte „Lichtshow“die am Nachthimmel in subpolaren und manchmal gemäßigten Breiten beobachtet werden kann. Polarlichter entstehen, wenn geladene Teilchen (Elektronen und Protonen) mit Gasen in der oberen Erdatmosphäre kollidieren.
Diese Kollisionen erzeugen winzige Blitzedie den Himmel mit bunten "Mustern" bedecken. Wenn Milliarden von Blitzen nacheinander auftreten, scheinen sich die Polarlichter am Himmel zu bewegen oder zu "tanzen".
Je nachdem welche AtomeTeilchen interagieren, kann es verschiedene Farben haben. Beispielsweise tritt der häufigste grüne Farbton auf, wenn geladene Teilchen in einer Höhe von 100 bis 300 km mit Sauerstoffmolekülen kollidieren, und Stickstoffatome in einer Höhe von etwa 100 km geben ein rosa und dunkelrotes Leuchten ab.
Mehrfarbige Polarlichter. Bild: Canadian Space Agency, University of Calgary, Astronomy North
Obwohl die Polarlichter hauptsächlich sichtbar sindNachts entstehen sie unter dem Einfluss des Sonnenwindes. Dies ist ein Strom ionisierter Teilchen, der von der Korona eines Sterns in alle Richtungen fließt. Er weht ununterbrochen, aber unter normalen Bedingungen bildet das Magnetfeld der Erde einen unsichtbaren Schild, der uns vor dem Sonnenwind schützt. Von Zeit zu Zeit verstärkt sich der Sonnenwind und „durchbricht“ den Schutz. Infolgedessen interagiert ein Partikelstrom mit Gasen in einem Magnetfeld (Magnetosphäre), wodurch prächtige Polarlichter entstehen.
Das Magnetfeld der Erde leitet geladenTeilchen zu den Polen. Die Form des Erdmagnetfeldes erzeugt zwei Polarlicht-Ovale über den magnetischen Nord- und Südpolen. Je aktiver die Sonne ist, desto „breiter“ wird dieses Oval und desto niedriger wird die Aurora sichtbar sein.
Es erreicht seine größte Aktivität unter dem Einfluss vonkoronale Massenauswürfe. Während dieses Phänomens bricht eine riesige „Blase“ aus geladenem Plasma aus der Sonnenkorona aus und bewegt sich mit einer Durchschnittsgeschwindigkeit von über 400 km / s.
Künstlerische Darstellung von koronalen Massenauswürfen und Schutzlinien von Magnetfeldern. Bild: Canadian Space Agency
Gibt es Polarlichter auf anderen Planeten?
Polarlichter sind keine einzigartigen ErdbewohnerPhänomen. Wenn ein Planet eine Atmosphäre und ein Magnetfeld hat, wird er höchstwahrscheinlich Polarlichter erleben. Bei astronomischen Beobachtungen haben Forscher ähnliche Phänomene auf vielen Planeten im Sonnensystem beobachtet.
Die Magnetfelder von Jupiter und Saturn sind viel stärkerals die der Erde (z. B. beträgt die äquatoriale Feldstärke des Jupiter 4,3 Gauss im Vergleich zu 0,3 Gauss auf der Erde). Es überrascht nicht, dass auf beiden Gasriesen großflächige Polarlichter beobachtet werden.
Polarlichter auf dem Saturn ähneln denen auf der Erdeentstehen unter dem Einfluss des Sonnenwinds. Aber auf Jupiter ist dieses Phänomen viel komplizierter. Das Hauptoval der Polarlichter des Jupiter ist mit Plasma verbunden, das aus Vulkanen auf dem Mond Io ausbricht und die Magnetosphäre des Planeten erreicht. Eine andere Art von Polarlichtern auf dem Planeten wird mit dem Sonnenwind in Verbindung gebracht.
Darüber hinaus sind es auch die Monde, insbesondere Iomächtige Quellen der Aurora. Es entsteht durch einen magnetischen Dynamo – den Effekt der Selbsterzeugung eines Feldes während der Bewegung aufgrund der Relativbewegung zwischen dem rotierenden Planeten und dem sich bewegenden Mond. Dieser Effekt erzeugt elektrische Ströme, die sich entlang von Kraftlinien bewegen und Partikel in der Atmosphäre „aufladen“.
Aurora auf Jupiter. Bild: NASA, ESA & John T. Clarke (Univ. of Michigan)
Polarlichter wurden auch auf der Venus und beobachtetMars. Die Venus hat kein Magnetfeld, daher sehen die Polarlichter auf diesem Planeten aus wie helle und verstreute Punkte in verschiedenen Formen und Intensitäten, die manchmal über die gesamte Scheibe des Planeten verteilt sind. Und auf dem Roten Planeten wurden mehrere Arten ähnlicher Phänomene gleichzeitig entdeckt, die auf unterschiedliche Weise erklärt werden.
Darüber hinaus in den Jahren 2014–2016 ForschungDas Rosetta-Schiff beobachtete Polarlichter sogar auf dem Kometen Churyumov-Gerasimenko. Es war im fernen ultravioletten Wellenlängenbereich zu sehen. Forscher glauben, dass es auftritt, wenn beschleunigte Elektronen aus dem Sonnenwind mit Gaspartikeln in der Koma, einer Wolke, die den Kern des Planeten umgibt, interagieren.
Polarlichter im ultravioletten Licht auf einem Kometen. Bild: ESA/Rosetta/NAVCAM
Sternenwinde ferner Welten und die Suche nach Leben
2021 Hinweise auf das Vorhandensein solcherWechselwirkungen, die in anderen Sternensystemen auftreten, wurden erstmals mit dem Radioteleskop LOFAR (Low-Frequency Array) in den Niederlanden nachgewiesen. Forscher haben etwa 20 Zwergsterne entdeckt, die spezifische Radioemissionen aussenden. Obwohl diese Planeten noch keine Exoplaneten entdeckt haben, ähnelt dieser Effekt der Wechselwirkung von Sternwinden mit den Magnetfeldern anderer Objekte.
In ihrer Studie konzentrierten sich die Wissenschaftler aufRote Zwerge sind die häufigste Sternart im Universum und machen mehr als 70 % der „Bevölkerung“ der Milchstraße aus. Diese Sterne sind klein und kühl: Ihre Masse beträgt nicht mehr als ein Drittel der Sonnenmasse und sie sind normalerweise bis zu 50-mal schwächer.
Die Planeten des Sonnensystems strahlen kraftvoll ausRadiowellen, wenn ihre Magnetfelder mit dem Sonnenwind interagieren, aber Radiosignale von Planeten in anderen Sternensystemen konnten erst 2021 entdeckt werden.
Während der Studie entdeckten Planetenwissenschaftler 19Sternsysteme, von denen Radiostrahlung stammt. Die Daten erinnern an die Wechselwirkung der Magnetfelder von Jupiter und Io. Obwohl Exoplaneten selbst noch nicht gefunden wurden, ist die Wechselwirkung zwischen dem Planeten und dem Stern die beste Erklärung für die beobachteten Phänomene.
Im Jahr 2022 ein Forscher aus LeydonUniversität Rob Kavanagh ging sogar noch weiter. Er entwickelte mathematische Modelle, die beschreiben, wie die Sternwinde und Magnetfelder verschiedener Planeten interagieren. Kavanaghs Modelle sind nicht nur für die Entdeckung neuer Exoplaneten nützlich.
Die vom Radioteleskop gesammelten Daten können auch seinverwenden, um das Sternensystem zu erkunden. Anhand von Modellen und einem festen Signal kann man zum Beispiel die Größe des Planeten und seine Umlaufbahn bestimmen. Darüber hinaus könnte die Stärke der Strahlung auch Aufschluss über die Eigenschaften der Sternwinde selbst und die Größe des Magnetfelds um den Exoplaneten geben.
Das sind wichtige Informationen, denn sie sind ruhigEs ist wahrscheinlich, dass das Erdmagnetfeld uns eine Atmosphäre gegeben hat. Das bedeutet, dass das Vorhandensein und die Größe des Magnetfelds den Astronomen einen Hinweis auf die potenzielle Bewohnbarkeit des Planeten geben.
Rob Kavanagh, Modellbauer
Die Forscher werden weiterhin Modelle entwickelnWechselwirkungen zwischen Sternen und Planeten, um eine Technik für die groß angelegte Suche nach Exoplaneten mithilfe radioastronomischer Beobachtungen zu entwickeln. Vielleicht ist es diese Methode, die es ermöglicht, eine andere bewohnbare Welt in unserer Galaxie zu finden.
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