Magnetfeld und Rotation
Neue Theorie über Feldstärke bei Himmelskörpern
Lindau (ND). Mehrere Planeten unseres Sonnensystems, aber auch viele Sterne besitzen ein Magnetfeld. Die Stärke dieser Felder unterscheidet sich erheblich: Während das Magnetfeld des Jupiters zehnmal so stark ist wie das der Erde, übertrifft das Magnetfeld mancher Sterne diesen Wert um mehr als das Tausendfache. Eine Erklärung für diese Unterschiede fehlte bisher. Sicher schien nur, dass sich im Innneren magnetischer Himmelskörper extrem heißes, flüssiges oder gasförmiges Material bewegen muss. Da dieses auch elektrischen Strom leiten kann, erzeugt seine Bewegung ähnlich wie bei einem Fahrraddynamo ein Magnetfeld.
Bisher glaubten Wissenschaftler, dass ähnlich einem solchen Dynamo die Rotationsgeschwindigkeit eines Planeten oder Sterns die Stärke seines Magnetfeldes bestimmt. Doch Beobachtungen anderer Sterne und Computersimulationen haben gezeigt, dass dieser Zusammenhang nicht für relativ schnell rotierende Körper wie die Erde, den Jupiter und die meisten Sterne mit deutlich geringerer Masse als der der Sonne gilt. Die Stärke des Magnetfeldes steigt ab einer gewissen Rotationsgeschwindigkeit nicht mehr in Abhängigkeit von dieser an.
Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung und der Universität Göttingen haben nun im britischen Wissenschaftsjournal »Nature« (Bd. 457, S. 167) eine Erklärung für dieses Phänomen vorgeschlagen. Danach hängt die Magnetfeldstärke eines Himmelskörpers hauptsächlich von der Energiemenge ab, die er in Form von Licht und Wärmestrahlung ins Weltall abgibt. Denn ein Teil dieses Energieflusses steht im Innern des Himmelskörpers zur Verfügung, um elektrische Ströme und somit das Magnetfeld zu erzeugen. Die Forscher konnten die neue Regel erstmals auch auf Sterne anwenden, deren Dichte sich stark mit zunehmender Tiefe ändert.
Mit Beobachtungsdaten von Erde, Jupiter und 35 schnell rotierenden Sternen mit bekannter Magnetfeldstärke stimmt die neue Theorie gut überein. »Zudem legen unsere Ergebnisse nahe, dass der Dynamoprozess in Planeten und Sternen nicht so verschieden ist wie bisher angenommen«, sagt Ulrich Christensen am Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung.
Die neuen Ergebnisse erlauben es zudem, die Stärke des Magnetfeldes von Himmelskörpern vorherzusagen, bei denen sich dieses bisher nicht nachweisen ließ. Mit neuen Radioteleskopen wie dem Antennenfeld LOFAR, das aus Stationen in den Niederlanden, Frankreich, Deutschland, Schweden und England bestehen soll und in den nächsten Jahren in Betrieb geht, hoffen die Astronomen, die Magnetfelder solcher Objekte bestimmen zu können – und darüber hinaus neue Riesenplaneten mit Magnetfeld zu entdecken.
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