Graz – Sonnenähnliche Sterne geben im Verlauf ihres Daseins energiereiche Strahlung unter anderem im Röntgen- und Ultraviolettbereich ab. Die Intensität dieser Strahlung nimmt allerdings mit dem stellaren Lebensalter kontinuierlich ab. Man könnte annehmen, dass Sterne, die mit der gleichen Masse und Zusammensetzung geboren werden und somit praktisch identisch sind, auch eine parallele Entwicklung durchlaufen. Tatsächlich ist dem aber nicht so: Bis zu einem Alter von zwei Milliarden Jahren können solche Sterne völlig unterschiedliche Wege beschreiten. Erst nach Ablauf dieser Phase entwickeln sich die hochenergetischen Emissionen wieder identisch.

Dies bedeutet, dass es für Sterne, die älter als etwa zwei Milliarden Jahren sind, bisher nicht möglich war, ihren vorangegangenen Lebensweg zu eruieren. "Dieses Problem ist von Bedeutung, wenn wir die Entwicklung der Atmosphären von Planeten innerhalb und außerhalb unseres Sonnensystems verstehen wollen", erklärte Forscherin Daria Kubyshkina, Erstautorin einer Studie zu diesem Thema, an der auch die Universität Wien beteiligt ist.

Blick in die stellare Vergangenheit

Das Team um Kubyshkina hat nun allerdings eine Möglichkeit entdeckt, die Vergangenheit solcher Sterne anhand der Exoplaneten, die sie umkreisen, genauer zu bestimmen. Diese Welten fungieren dabei gleichsam als "Zeitmaschinen", die konservierten, was in dem Sternensystem in den ersten zwei Milliarden Jahren geschehen ist.

Wie das Grazer Institut für Weltraumforschung (IWF) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften mitteilte, wird die hochenergetische stellare Strahlung in der oberen Atmosphäre der Planeten absorbiert, was zu einer Expansion der Atmosphäre und schließlich zu Masseverlust führt.

Dieser Effekt wirkt sich auf junge Planeten stärker aus. Es ist daher wichtig zu verstehen, wie sich die hochenergetische Strahlung mit der Zeit verändert. Das Team hat daher die Atmosphäre einiger bekannter Exoplaneten analysiert und daraus erstmals die Entwicklung der hochenergetischen Emission ihrer Sterne rekonstruiert.

Unterschiedliche Szenarien

Für die im "Astrophysical Journal" veröffentlichte Studie wurden hydrodynamische Simulationen mit Methoden der Statistik kombiniert, um unterschiedliche Szenarien für die Entwicklung der jeweiligen Planetenatmosphäre und der hochenergetischen Strahlung des Sterns zu berechnen.

"Wir haben die Planetensysteme HD3167 und K2-32 untersucht und dabei festgestellt, dass die hochenergetische Emission des 150 Millionen Jahre jungen Sterns in HD3167 den 40- bis 130-fachen Wert unserer Sonne hatte. Im System K2-32 hingegen hatte der etwa gleichaltrige Stern nur den halben bis vierfachen Wert", erläuterte Gruppenleiter Luca Fossati.

Der Algorithmus lässt sich perfekt auf die meisten Planeten anwenden, die von der bevorstehenden ESA-Mission CHEOPS beobachtet werden sollen. "Die Ergebnisse werden uns dabei helfen, die Entwicklung der Eigenschaften von Sternen und Planeten besser zu verstehen", ergänzte Fossati. (red, APA, 2.7.2019)