Erste Aurora jenseits des Sonnensystems

Leuchtende Schleier: Zum ersten Mal haben Astromomen ein Polarlicht auf einem Himmelskörper jenseits unseres Sonnensystems entdeckt – auf einem 18 Lichtjahre entfernten Braunen Zwerg. Erzeugt werden diese Auroren wahrscheinlich ähnlich wie auf dem Gasriesen Jupiter. Das wiederum bestätigt, das Braune Zwerge in mancher Hinsicht eher großen Planeten ähneln als kleinen Sternen, so die Forscher im Fachmagazin „Nature“.

Die Erde hat sie, der Saturn, der Jupiter und sogar unser Nachbar Mars: Das faszinierende Phänomen der Polarlichter kann man in unserer kosmischen Nachbarschaft gleich bei mehreren Planeten betrachten. Während die Auroren in unserem Sonnensystem jedoch recht gut untersucht sind, blieb unklar, ob es solche Polarlichter auch auf Objekten außerhalb unseres Sonnensystems gibt – und in welcher Form.

Auffällige Radiosignale

Das hat sich nun geändert. Denn Gregg Hallinan vom California Institute of Technology (Caltech) in Pasadena und seine Kollegen haben erstmals ein Polarlicht auf einem Himmelskörper außerhalb des Sonnensystems aufgespürt: auf einem Braunen Zwerg. Diese gelten als gescheiterte Sterne, weil ihre Masse nicht ausreicht, um im Inneren die Kernfusion zu zünden. Sie bewegen sich daher im Grenzgebiet zwischen echten Sternen und großen Gasplaneten.

Als die Astronomen den Braunen Zwerg LSR J1835+3259 mit den Radioteleskopen des Very Large Array (VLA) ins Visier nahmen, registrierten sie auffällige, gepulste Radiosignale. Auch mit optischen Teleskopen beobachteten sie pulsierende Strahlenemissionen im Takt der Rotationsperiode des Zwergs. Aus der Lage der Strahlenquelle in der Atmosphäre und den spektroskopischen Eigenschaften schließen die Forscher, dass es sich um ein Polarlicht handeln muss.

Damit ist klar: Polarlichter sind kein Merkmal nur des Sonnensystems. Stattdessen ist diese Form magnetischer Wechselwirkungen möglicherweise für massearme Himmelskörper wie Braune Zwerge und Exoplaneten durchaus typisch, so die Forscher.

Polarlicht auf dem Jupiter © NASA, J. Clarke/ University of Michigan

Ähnlich wie beim Jupiter

Die jetzt bei LSR J1835+3259 entdeckten Polarlichter entstehen allerdings nicht auf gleiche Weise wie auf der Erde. Bei uns treten diese Leuchterscheinungen auf, weil die Feldlinien des Magnetfelds in der Nähe der Pole fast senkrecht zur Erdoberfläche stehen. Dadurch können die geladenen Teilchen des Sonnenwinds dort weiter in die obere Atmosphäre eindringen, Gasteilchen anregen und zum Leuchten bringen.

Doch beim Braunen Zwerg gibt es keinen Sonnenwind von außen. Die Astronomen vermuten daher, dass Wechselwirkungen innerhalb der Atmosphäre des Zwergs die Auroren auslösen – ähnlich wie bei einigen Polarlichtern des Gasriesen Jupiter. „Was wir auf diesem Objekt sehen, scheint das gleiche Phänomen zu sein, das wir auf dem Jupiter beobachten – nur tausende Mal stärker“, erklärt Hallinan. Auf dem Gasriesen entstehen die Auroren unter anderem durch die Wechselwirkung des rotierenden Magnetfelds mit Plasmaströmungen in der Wasserstoffatmosphäre des Planeten.

Die Astronomen vermuten, dass diese Art von magnetischer Aktivität auch auf vielen größeren extrasolaren Planeten vorkommt. „Das sind gute Voraussetzungen, um bei Exoplaneten nach ähnlichen Emissionen zu suchen“, so Hallinan und seine Kollegen. Beim Braunen Zwerg könnte sogar ein weiterer Akteur im Spiel sein: ein bisher noch unentdeckter Planet im Orbit. Er könnte die Plasmaströmungen in seiner Gashülle auslösen und damit die Polarlichter antreiben. „Aber solange wir die Aurora nicht noch genauer kartiert haben, können wir nicht sagen, wie sie entsteht“, sagt Hallinan.

Antrieb auch für Wetterphänomene auf Braunen Zwergen?

Die Polarlichter des Braunen Zwergs und ihre magnetischen Ursachen könnten vielleicht sogar einige der erst kürzlich entdeckten Wettererscheinungen auf Braunen Zwergen erklären. Denn ein nur gut sieben Lichtjahre von uns entfernter Brauner Zwerg besitzt Wasserwolken und auffallende Strömungsbänder in der Atmosphäre. „Wir vermuten, dass die magnetischen Strömungen, die die Auroren erzeugen, auch die extremeren Wetterphänomene der Braunen Zwerge antreiben könnten“, so die Forscher.

Nach Ansicht der Forscher werfen die neu entdeckten Polarlichter aber auch ein neues Licht auf die Natur der Braunen Zwerge. „Braune Zwerge liegen in der Lücke zwischen Sternen und Planeten“, sagt Koautor Stuart Littlefair von der University of Sheffield. „Diese Ergebnisse sind ein weiterer Beleg dafür, dass wir Braune Zwerge eher als ‚aufgepumpte Planeten‘ sehen sollten statt als gescheiterte Sterne.“ (Nature, 2015; doi: 10.1038/nature14619)

(National Radio Astronomy Observatory / Nature, 30.07.2015 – NPO)