Proxima Centauri: Muttergestirn von erdnächstem potentiell lebensfreundlichen Planeten ist sonnenähnlicher als gedacht

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Künstlerische Darstellung der bisherigen Vorstellung der inneren Vorgänge in massearmen Sternen (Illu.)

Copyright: NASA/CXC/M.Weiss

Cambrigde (USA) – Erst im vergangen August verkündeten Astronomen die Entdeckung eines erdartigen Planeten innerhalb der lebensfreundlichen Zone des der Sonne nächstgelegenen Nachbarsterns Proxima Centauri (…GreWi berichtete). Während es sich bei „Proxima“ um einen Roten Zwergstern handelt, der deutlich kleiner und lichtschwacher ist als unserer Sonne, haben US-Astronomen nun entdeckt, dass der Stern über einen unerwarteten periodisch-regelmäßigen Aktivitätszyklus verfügt und damit doch sonnenähnlicher ist als bislang gedacht. Die Entdeckung stellt bisherige Vorstellungen von der Erzeugung solarer Magnetfelder in Frage.

Während Proxima Centauri als Roter Zwergstern also zunächst kaum unsere Sonne gleicht, folgen seine Sonnen- bzw. Sternflecken einem Zyklus, der dem unserer Sonne gleicht. Sonnenflecken sind dunkle Flecken auf der Sonnenoberfläche, innerhalb derer die Temperatur geringfügig niedriger ist als im sonstigen Umfeld und die vom Magnetfeld der Sonne „befeuert“ werden. Ähnliches ereignet sich auch auf anderen Sternen, da diese aus ionisiertem Gas (Plasma) bestehen. Magnetfelder können den Fluss dieses Plasmas einschränken und so zu Sonnenflecken führen. Veränderungen im Magnetfeld eines Sterns können dann die Anzahl und Verteilung der Flecken beeinflussen.

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„Während unsere Sonne einen rund 11-jährigen Aktivitätszyklus mit durchschnittlich etwa 100 Sonnenflecken durchläuft, die mehr oder weniger ein Prozent der Sonnenoberfläche bedecken, dauert der Aktivitätszyklus von Proxima Centauri rund sieben Jahre – verläuft aber zugleich wesentlich dramatischer als der Sonnenzyklus“ berichten Wissenschaftler um Brad Wargelin of the Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) aktuell im Fachjournal „Monthly Notices of the Royal Astronomical Society“ (DOI: 10.1093/mnras/stw2570) und führen weiter aus: „Mindestens ein volles Fünftel der Oberfläche von Proxima kann hierbei gleichzeitig von teilweise sehr großen Flecken bedeckt sein.“

„Sollte es auf dem kürzlich entdeckten Planeten „Proxima b“ intelligentes Leben geben, so bietet sich diesen Bewohnern wahrscheinlich ein wahrhaft dramatischer Blick zum Himmel“, so Wargelin weiter.

Tatsächlich zeigen sich die Forscher von ihrer eigenen Entdeckung überrascht, die ihnen unter Nutzung von Beobachtungsdaten der „All Sky Automated Survey“ und von Röntgenmessungen verschiedener Weltraumteleskope wie „Swift“, „Chandra“ und „XMM-Newton“ gelang. Der Grund: Bislang waren Astrophysiker davon ausgegangen, dass sich das Innere von Roten Zwergen von dem sonnenähnlicher Sterne deutlich unterscheidet.

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Konvektionszonen in Hauptreihensternen verschiedener Masse (in Sonnenmassen). Rote Blitze stellen den Energietransport nur durch Strahlung dar, Ovale mit Pfeilen die Konvektion.

Copyright/Quelle: WikimediaCommons, CC BY-SA 3.0

Während das äußere Drittel der Sonne (s. Abb. m.) sich stets in buchstäblich aufgewühlter Bewegung (sog. Konvektion) befindet, das darunterliegende Sonneninnere jedoch relativ ruhig ist und der Geschwindigkeitsunterschied zwischen diesen beiden Teilen von vielen Wissenschaftlern als Quelle des magnetischen Aktivitätszyklus der Sonne betrachtet wird, sollte sich das gesamte Innere von Roten Zwergen wie Proxima Centauri durchweg konvektiv verhalten (s. Abb. l. u. Titelabbildung) – und eben eigentlich keinen geordneten Zyklus ermöglichen.

„Der jetzt erbrachte Nachweis eines solchen Zyklus auf Proxima Centauri zeigt uns, dass wir noch nicht so genau verstehen, wie die Magnetfelder von Sternen tatsächlich erzeugt werden“, so der Mitautor der Studie Jeremy Drake von der Smithonian Institution.

Allerdings sagen die Ergebnisse der Studie nichts darüber aus, ob der Aktivitätszyklus auch die potentielle Lebensfreundlichkeit des Planeten (Proxima b) beeinflusst oder gar beeinträchtigt. Laut den bisherigen Theorien können starke Sonnen- bzw. Sternausbrüche (Flares) und der damit einhergehende solare Winde eine eventuell vorhandene Atmosphäre von einem Planeten hinfortreißen. „In einem solchen Fall würde Proxima b wohl eher unserem Mond gleichen und alles andere als lebensfreundlich sein.“

Da aufgrund der noch immer gewaltigen Entfernung von rund 4,2 Lichtjahren direkte Beobachtungen des Planeten aber wohl noch Jahre lang nicht möglich sein werden, müssen Wissenschaftler ihre Rückschlüsse zur potentiellen Lebensfreundlichkeit zunächst noch auf jene Informationen gründen, die über die Eigenschaften seines Heimatsterns bekannt sind.

GreWi-Kurzgefaßt
– Während Sonnenforscher bislang davon ausgingen, dass sich die innere Struktur von sonnenähnlichen und roten Zwergsternen deutlich voneinander unterscheidet, und letztere deshalb keine regelmäßigen Aktivitätszyklen aufwesien sollten, haben Astronomen nun genau diese auf unserem nächstgelegenen Nachbarstern Proxima Centauri nachgewiesen.
– Die Entdeckung stellt bisherige Vorstellungen von der Erzeugung solarer Magnetfelder in Frage.

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