Nordlichter, Sternwinde und Exoplaneten. Das ist es, worum sich die Forschung eines Astronomie-Doktoranden an der Universität Leiden dreht. Der Doktorand Rob Kavanagh entwickelte mathematische Modelle, um die Interaktionen zwischen Exoplaneten und Sternwinden besser zu verstehen und die Merkmale von Exoplaneten zu definieren. Er erhielt den Doktortitel am 15. November 2022.
Genau wie die Nordlichter
Exoplaneten sind Planeten, die um andere Sterne als die Sonne kreisen. Sie sind manchmal schwer nachzuweisen, aber jetzt scheint es so, dass Wechselwirkungen zwischen Exoplaneten und Sternwinden Signale produzieren, die Radioteleskope registrieren können. Sternwinde sind heiße Ströme aus geladenen Teilchen, die ständig von stellaren Oberflächen emittiert werden, beispielsweise von der Sonne. Wenn Sternwinde mit den Magnetfeldern umkreisender Planeten kollidieren, kann die Wechselwirkung eine helle Emission verursachen. Auf der Erde können wir eine solche Emission als Nordlichter sehen.
Die Modellierung von Sternwinden
Im letzten Jahr wurden mit dem Radioteleskop LOFAR (Low-Frequency Array) erstmals Hinweise auf solche Interaktionen in anderen Sternsystemen registriert. “Es wurden etwa 20 Zwergsterne gefunden, die Radioemissionen abstrahlen. Das könnte an Exoplaneten liegen, die diese Sterne umkreisen, obwohl dort derzeit keine Planeten bekannt sind”, sagte Kavanagh.
In mathematischen Modellen simulierte er Sternwindumgebungen. So hofft er die Signale besser verstehen zu können, die durch die Wechselwirkungen zwischen Exoplaneten und Sternwinden erzeugt werden.
“Kavanaghs Forschung hilft auch dabei, die neuen LOFAR-Beobachtungen zu interpretieren”, sagte Aline Vidotto vom Leiden Observatory, die seine Dissertation beaufsichtigte.
Die Erforschung von Exoplaneten
Kavanaghs Modelle sind nicht nur nützlich für den Nachweis neuer Exoplaneten. Radioemissionen liefern zum Beispiel auch allerlei Informationen über die Größe des Planeten und seine Umlaufbahn um seinen Zentralstern. “Wenn wir die Planeten in unserem eigenen Sonnensystem betrachten, erwarten wir, dass große Planeten, die nahe ihres Zentralsterns kreisen, die stärksten Radiosignale produzieren werden”, sagte Kavanagh.
Gibt es Leben auf einem Exoplaneten?
Außerdem kann die Stärke der Emission auch Aufschluss über die Eigenschaften der Sternwinde selbst und die Größe des Magnetfeldes um einen Exoplaneten geben. “Das sind wichtige Informationen, weil es wahrscheinlich ist, dass das Magnetfeld der Erde sicherstellte, dass wir jetzt eine Atmosphäre haben”, sagte Kavanagh. Die Präsenz und die Größe eines Magnetfeldes gibt Astronomen daher Erkenntnisse über die Bewohnbarkeit eines Planeten. “Und das ist nützlich bei der Suche nach außerirdischem Leben.”
Auf zu ASTRON
Kavanagh arbeitet jetzt als Postdoktorand am Netherlands Institute for Radio Astronomy (ASTRON). “Hier werde ich die Entwicklung von Modellen fortsetzen und auch beginnen, Braune Zwerge zu untersuchen. Diese Sterne emittieren eine riesige Menge Radiostrahlung, was rätselhaft ist. Je mehr ich darüber nachdenke, desto seltsamer finde ich es”, lachte Kavanagh.
Bis dahin ist Vidotto froh darüber, dass Kavanagh in den Niederlanden bleibt und freut sich auf zukünftige Gemeinschaftsprojekte. “Wir begannen unsere Forschung zusammen in Irland, aber nach der Hälfte von Kavanaghs Dissertationszeit zog ich nach Leiden, um leichter mit meinen Kollegen zusammenarbeiten zu können”, sagte Vidotto. Nach etwas Zweifeln schloss Kavanagh sich an. “Es war eine große Herausforderung, so plötzlich in der Mitte einer Pandemie auszuwandern, aber ich bin froh, es getan zu haben.”
(THK)
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