Der erste Planet außerhalb unseres Planetensystems wurde 1995 entdeckt. Nach einer Dekade waren bereits mehr als hundert Extrasolare Planeten nachgewiesen. Mit der Ende 2006 gestarteten Corot-Mission wird die erdgebundene Suche durch satellitengestützte Programme erweitert, und dies wird die Entdeckungsrate deutlich beschleunigen.
Extrasolare Planeten haben eine enorme Breite an Eigenschaften. Besonders spektakulär erscheinen die Situationen, die in unserem Planetensystem nicht vorkommen: Riesenplaneten auf Orbits weit innerhalb einer mit Merkur vergleichbaren Bahn. Dabei kommen völlig neuartige Wechselwirkungen des Exoplaneten mit dem Sternenwind seines Wirtssternes zustande.
Zum einen kann sich der Planet innerhalb der kritischen Punkte befinden, in denen der sich nach außen beschleunigende Sternenwind die Schallgeschwindigkeit, die Alfvengeschwindigkeit oder die Magnetoakustische Geschwindigkeit erreicht. In diesem subkritischen Fall ist die magnetische Kommunikation zwischen Stern und Exoplanet wechselseitig, während die Planeten unseres Sonnensystems durchweg im superkritischen Bereich liegen und keine Rückwirkung auf die Sonne zulassen. Diverse Spekulationen über mögliche Konsequenzen können angestellt werden bis hin zur Auslösung von Superflares an sonnenähnlichen - also "gutmütigen" und nicht zu Überraschungen neigenden Sternen. Mit magnetohydrodynamischen und hybriden Simulationen stellen wir diese Szenarien nach und untersuchen deren Konsequenzen bis hin zu Effekten, die der Beobachtung auf der Erde zugänglich sind.
Die Abbildung zeigt eine MHD-Simulation der Einbettung eines magnetisierten Exoplaneten in einen subkritischen Sternenwind. Dargestellt sind die Magnetfeldlinien des Sterns (grün), geschlossene am Exoplaneten verbleibende Magnetfeldlinien (rot) und Magnetfeldlinien, die den Stern und den Exoplaneten verbinden (blau) [Abbildung: Sabine Preuße, Dissertation TU Braunschweig, 2005].
Zum andern kann der Energieeintrag durch den Sternenwind in die Plasma-Umgebung oder Magnetosphäre eines Exoplaneten sehr viel größer sein als in unserem Sonnensystem bekannt ist. Die Extrasolaren Planeten könnten damit zu solch starken Radioquellen werden, dass ihre Strahlung nachweisbar die Erde erreicht. Besonders erfolgversprechend ist das im Aufbau befindliche Radio-Array LOFAR, dessen Empfindlichkeit ausreicht, um Exoplaneten über deren Radioemission nachzuweisen.
Referenzen
Vernisse, Y., H. Kriegel, S. Wiehle, U. Motschmann and K.-H. GlassmeierStellar winds and planetary bodies simulations: Lunar type interaction in super-Alfvenic and sub-Alfvenic flows, Planetary and Space Science, doi:10.1016/j.pss.2013.04.004, 2013.
Johansson, E.P.G., J. Mueller, and U. Motschmann Quasiparallel and parallel stellar wind interaction and the magnetospheres of close-in exoplanets, Astronomische Nachrichten, doi: 10.1002/asna.201111626, 2011.
Johansson, E.P.G., J. Mueller, and U. Motschmann Interplanetary magnetic field orientation and the magnetospheres of close-in exoplanets, Astronomy and Astrophysics, 10.1051/0004-6361/201014802, 2011.
Johansson, E.P.G., J. Mueller, and U. Motschmann Interplanetary magnetic field orientation and the magnetospheres of close-in exoplanets, Astronomy and Astrophysics, 10.1051/0004-6361/201014802, 2011.
Johansson, E.P.G., T. Bagdonat, and U. Motschmann Consequences of expanding exoplanetary atmospheres for magnetospheres, Astronomy and Astrophysics, 10.1051/0004-6361/200810509, 2009.
Griessmeier, J.-M, Stadelmann, A., Grenfell, J.L., Lammer, H., Motschmann, U., On the protection of extrasolar Earth-like planets around K/M stars against galactic cosmic rays, ICARUS, doi: 10.1016/j.icarus.2008.09.015, 2008.
Grießmeier, J.M., S. Preusse, S., M. Khodachenkor, U. Motschmann, G. Mann, H.O. Rucker. Exoplanetary radio emissions under different stellar wind conditions, Planet. Space Sci., 55, 618-630, 2007.
Preusse, S., A. Kopp, J. Büchner, U. Motschmann, MDH simulation scenarios of the stellar wind interaction with Hot Jupiter magnetospheres, Planet. Space Sci., 55, 589- 597, 2007.
Preusse, S., A. Kopp, J. Büchner, U. Motschmann, Magnetic communication scenarios for hot Jupiters, Astron. Astrophys., 460, 317-322, 2006.
Khodachenko, M.L., H. Lammer, H.I.M. Lichtenegger, D. Langmayr, N.V. Erkaev, J.M. Griessmeier, M. Leitner, T. Penz, H.K. Biernat, U. Motschmann, H.O. Rucker, Mass loss of "Hot Jupiters" - Implications for CoRoT discoveries. Part I: The importance of magnetospheric protection of a planet against ion loss caused by coronal mass ejections, Planet. Space Sci., 55, 631-642, 2007.
Preusse, S., A. Kopp, J. Büchner, U. Motschmann, Magnetic communication scenarios for close-in extrasolar planets, Tenth anniversary of 51 Peg-b: Status of and Prospects for hot Jupiter studies, (Hrsg.) L. Arnold, F. Bouchy, C. Moutou, Platypus Press, 2005.
Grießmeier, J.M., U. Motschmann, K.-H. Glassmeier, G. Mann, H.O. Rucker, The potential of exoplanetary radio emissions as an observational method, Tenth anniversary of 51 Peg-b: Status of and Prospects for hot Jupiter studies, (Hrsg.) L. Arnold, F. Bouchy, C. Moutou, Platypus Press, 2005.
Griessmeier, J.M., A. Stadelmann, U. Motschmann, N.K. Belisheva, H. Lammer, H.K. Biernat, Cosmic ray impact on extrasolar Earth-like planets in close-in habitable zones, Astrobiology, 5, 587-603, 2005.
Lipatov, A. S., U. Motschmann, T. Bagdonat, J.-M. Griessmeier, The interaction of the stellar wind with an extrasolar planet - 3D hybrid and drift-kinetic simulation, Planetary and Space Sci., 53, 423 432, 2005.
Preusse, S., A. Kopp, J. Büchner, U. Motschmann, Stellar wind regimes of close-in extrasolar planets, Astron. Astrophys., 434, 1191-1200, 2005.
Grießmeier, J.-M., U. Motschmann, G. Mann, H.O. Rucker, The influence of stellar wind conditions on the detectability of planetary radio emissions, Astron. Astrophys.,437, 717-726, 2005.
Grießmeier, J.-M., A. Stadelmann, T. Penz, H. Lammer, F. Selsis, I. Ribas, E.F. Guinan, U. Motschmann, H.K. Biernat, W.W. Weiss, The effect of tidal locking on the magnetospheric and atmospheric evolution of "Hot Jupiters", Astron. Astrophys., 425, 753-762, 2004.