Erster Exomond mit Vulkanen?

Exotische Vulkanhölle: Astronomen könnten den ersten vulkanisch aktiven Mond um einen Exoplaneten entdeckt haben. Der Exomond-Kandidat umkreist den 550 Lichtjahre entfernten heißen Gasriesen Wasp-49b und könnte vulkanisch noch aktiver sein als der Jupitermond Io in unserem Sonnensystem. Indizien für die Existenz dieses Exomonds liefern ungewöhnlich große Mengen an Kalium und Natrium in großem Abstand vom Planeten.

In unserem Sonnensystem haben die meisten Planeten einen oder mehrere Monde. Es liegt daher nahe, dass auch Planeten um andere Sterne solche Trabanten besitzen. Dabei könnten einige dieser Exomonde sogar lebensfreundliche Bedingungen bieten – ähnlich wie im Kinofilm „Avatar“ der Mond Pandora. Allerdings ist es bisher extrem schwierig, Exomonde aufzuspüren. Denn sie sind meist zu klein und leicht, um mittels Transitmethode oder über ihren Schwerkrafteinfluss auf Planet oder Stern erkannt zu werden.

Trotzdem haben Astronomen immerhin schon einen Exomond-Kandidaten aufgespürt. Er verriet sich durch eine winzige Abschattung im Licht seines Sterns und umkreist den rund 8.000 Lichtjahre entfernten Exoplanet Kepler 1625b. Wie dieser Mond beschaffen ist und ob es sich nicht doch um eine Störung anderen Ursprungs handelt, ist momentan noch nicht eindeutig geklärt.

Heiße Gase als Indiz

Jetzt haben Astronomen einen weiteren Exomond-Kandidaten entdeckt – und sogar erste Hinweise auf dessen Natur. Denn dieser nur 550 Lichtjahre entfernte Trabant verrät sich durch heiße Gase, die unzählige aktive Vulkane auf seiner Oberfläche ins All hinausschleudern. Der potenzielle Exomond umkreist den Exoplaneten Wasp-49b – einen heißen Gasriesen, der seinen Stern in einer sehr engen Umlaufbahn umkreist.

Das entscheidende Indiz für diesen Exomond lieferten auffallend starke Spektrallinien von gasförmigem Natrium und Kalium im Umfeld des Planeten. Dieses Gas ist dort nicht nur in ungewöhnlich hoher Dichte vorhanden, es findet sich auch an ungewöhnlicher Stelle: „Das neutrale Natriumgas ist so weit vom Planeten entfernt, dass es höchstwahrscheinlich nicht bloß von einem planetaren Wind ausgestoßen wird“, berichtet Erstautor Apurva Oza von der Universität Bern.

Jupitermond Io als Vorbild

Woher aber kommt es dann? Bei der Erklärung kommt ein Mond in unserem Sonnensystem ins Spiel: der Jupitermond Io. Er ist der mit Abstand vulkanisch aktivste Himmelskörper in unserer kosmischen Nachbarschaft. Seine Feuerberge produzieren hundertmal mehr Lava als alle irdischen Vulkane zusammen. Viel wichtiger jedoch: Das Gas von Ios ständigen Eruptionen hinterlässt eine weithin erkennbare Spektralsignatur – einen Überschuss von Natrium und Kaliumgas.

Genau diesen Überschuss haben Oza und sein Team nun auch bei Wasp-49b entdeckt. Das Natrium- und Kaliumgas findet sich genau in der Position und Höhe, in der sich die Eruptionswolken eines Vulkanmonds um den Gasriesen anreichern würden. „Das Natrium ist genau dort, wo es sein sollte“, so Oza. Wie die Astronomen ermittelten, ist die Dichte dieser Gase zudem um ein Vielfaches höher als man allein durch Ausgasung vom Planeten erklären kann.

Triebkraft sind Gezeitenkräfte

Nach Ansicht der Astronomen liegt daher der Schluss nahe, dass Wasp-49b von einem vulkanisch hoch aktiven Exomond umkreist wird – quasi einem Exo-Io. „Es wäre eine gefährliche, vulkanische Welt mit einer geschmolzenen Oberfläche aus Lava – eine lunare Version von heißen Supererden wie 55 Cancri-e„, erklärt Oza. Der Exomond könnte sogar noch feuriger und aktiver sein als Io in unserem Sonnensystem, wie die Forscher anhand der Gasmenge vermuten.

Triebkraft für das vulkanische „Inferno“ auf dem Exomond ist dabei sein Planet: Ähnlich wie der Jupiter den nahen Io durch seine große Schwerkraft förmlich durchwalkt, heizt auch Wasp-49b seinen Mond durch wechselnde Gravitationskräfte stark auf. „Die enormen Gezeitenkräfte in einem solchen System sind der Schlüssel zu allem“, sagt Oza. Die Gezeitenkräfte halten die Bahn des Mondes stabil, heizen ihn aber gleichzeitig auf und machen ihn damit vulkanisch aktiv.

Weitere Beobachtung nötig

Noch allerdings ist die Existenz dieses Vulkan-Exomonds nicht eindeutig bewiesen. Denn rein theoretisch könnte der Exoplanet auch von einem Ring aus ionisiertem Gas umgeben sein oder aber nicht-thermische Prozesse könnten eine Rolle spielen. „Wir müssen noch mehr Hinweise finden“, räumt Oza ein. Die Astronomen wollen deshalb dieses System auch mit anderen Teleskopen und Instrumenten weiter beobachten. Sie hoffen, dabei unter anderem auf die Signaturen weiterer vulkanischer Gase zu stoßen. (The Astrophysical Journal, in press; arXiv 1908.10732)

Quelle: Universität Bern