Der Stern Kappa Ceti unterstreicht die Bedeutung eines planetaren Magnetfeldes für das Leben

Künstlerische Darstellung des jungen Sterns Kappa Ceti mit einem potenziellen umkreisenden Planeten. Die Größen und der Abstand der Himmelskörper sind nicht maßstabsgerecht. (M. Weiss / CfA)
Künstlerische Darstellung des jungen Sterns Kappa Ceti mit einem potenziellen umkreisenden Planeten. Die Größen und der Abstand der Himmelskörper sind nicht maßstabsgerecht. (M. Weiss / CfA)

Vor fast vier Milliarden Jahren entstand das Leben auf der Erde. Das Leben erschien, weil unser Planet eine Gesteinsoberfläche, flüssiges Wasser und eine verdeckende Atmosphäre besaß. Aber das Leben gedieh auch dank eines anderen notwendigen Faktors: der Präsenz eines schützenden Magnetfeldes. Eine neue Studie des jungen, sonnenähnlichen Sterns Kappa Ceti zeigt, dass ein Magnetfeld eine Schlüsselrolle spielt, um einen Planeten zuträglich für Leben zu machen.

“Um bewohnbar zu sein, braucht ein Planet Wärme und Wasser, und er muss vor einer jungen, stürmischen Sonne geschützt werden”, sagte der Hauptautor Jose-Dias Do Nascimento vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) und der University of Rio G. do Norte (UFRN) in Brasilien.

Kappa Ceti liegt etwa 30 Lichtjahre entfernt in Richtung des Sternbildes Cetus (Walfisch). Er ähnelt in bemerkenswerter Weise unserer Sonne, ist allerdings jünger. Das Team berechnete ein Alter von nur 400-600 Millionen Jahren, was mit dem Alter übereinstimmt, das aus seiner Rotationsperiode abgeleitet wurde (eine Technik, die von dem CfA-Astronomen Soren Meibom entwickelt wurde). Dieses Alter passt ungefähr zu der Zeitspanne, als das irdische Leben erstmals auf der Bildfläche erschien. Daher kann die Untersuchung von Kappa Ceti uns Einblicke in die Frühgeschichte unseres Sonnensystems geben.

Wie andere Sterne in seinem Alter, ist Kappa Ceti magnetisch sehr aktiv. Auf seiner Oberfläche befinden sich viele riesige Sternflecken – ähnlich wie Sonnenflecken, nur größer und zahlreicher. Er emittiert außerdem einen stetigen Strom aus Plasma – ionisierten Gasen – in den Weltraum. Das Forschungsteam stellte fest, dass dieser Sternwind 50 Mal stärker ist als der Sonnenwind unserer Sonne.

Ein derart heftiger Sternwind würde die Atmosphäre jedes Planeten in der habitablen Zone angreifen, sofern der Planet nicht von einem Magnetfeld geschützt wird. Im Extremfall könnte ein Planet ohne Magnetfeld den Großteil seiner Atmosphäre verlieren. In unserem Sonnensystem hat der Planet Mars dieses Schicksal erlitten und sich von einer Welt, die warm genug für salzige Ozeane war, in eine kalte, trockene Wüste verwandelt.

Das Team modellierte den starken Sternwind von Kappa Ceti und dessen Auswirkungen auf eine junge Erde. Man geht davon aus, dass das Magnetfeld der frühen Erde so stark wie das der heutigen Erde war, oder geringfügig schwächer. Ausgehend von der vermuteten Stärke stellten die Wissenschaftler fest, dass die resultierende geschützte Region – die Magnetosphäre – der Erde etwa ein Drittel bis halb so groß wie heute wäre. “Die frühe Erde hatte nicht so viel Schutz, wie sie heute besitzt, aber sie hatte ausreichend Schutz”, sagte Do Nascimento.

Kappa Ceti zeigt auch Hinweise auf “Superflares” – das sind gigantische Eruptionen, die 10-100 Millionen Mal mehr Energie freisetzen als die größten Flares, die jemals auf unserer Sonne beobachtet wurden. Solch energiereiche Flares können die Atmosphäre eines Planeten wegfegen. Durch die Untersuchung von Kappa Ceti hoffen die Forscher herauszufinden, wie häufig er Superflares produziert und damit auch, wie oft unsere Sonne in ihrer Jugend eruptive Ausbrüche dieser Art gezeigt haben könnte.

Diese Forschungsarbeit wurde zur Veröffentlichung in den Astrophysical Journal Letters akzeptiert und ist online verfügbar. Die verwendeten Beobachtungen von Kappa Ceti waren Teil des Bcool Large Program des Bernard Lyot Telescope.

Das Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) mit Hauptsitz in Cambridge (Massachusetts) ist ein Gemeinschaftsprojekt des Smithsonian Astrophysical Observatory und des Harvard College Observatory. Wissenschaftler aus sechs Forschungsabteilungen untersuchen hier den Ursprung, die Entwicklung und das endgültige Schicksal des Universums.

Quelle: https://www.cfa.harvard.edu/news/2016-06

(THK)

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