Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wie stark ist das Magnetfeld bei Himmelskörpern?

08.01.2009
Die Magnetfeldstärke schnell rotierender Planeten und Sterne hängt anders als bisher gedacht hauptsächlich von der Energiemenge ab, die sie ins Weltall abgeben.

Nicht nur die Erde, sondern auch andere Planeten, die Sonne und viele Sterne besitzen ein eigenes Magnetfeld. Die Stärke dieser Felder unterscheidet sich erheblich: Während das Magnetfeld des Jupiter 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.


Obwohl das Innere schnell rotierender Sterne, des Jupiter und der Erde (von links) sehr verschieden aufgebaut ist, erzeugen all diese Himmelskörper ein Magnetfeld, das dem eines Stabmagneten gleicht. Die Stärke des Magnetfeldes ist jedoch sehr verschieden. Bild: MPS / U. Christensen

Zudem gab es unterschiedliche Theorien für Planeten und Sterne. Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung und der Universität Göttingen haben nun eine Theorie vorgeschlagen, die für alle schnell rotierenden Himmelskörper gilt. Demnach sind die Energiemenge, die der Körper ins Weltall abstrahlt, und seine Dichte entscheidend. (Nature, 8. Januar 2009)

Magnetfelder spielen im Weltall eine wichtige Rolle: An der Oberfläche der Sonne tragen sie zum Entstehen der heftigen Sonneneruptionen bei, die geladene Teilchen ins All schleudern. Das Magnetfeld der Erde hingegen bietet einen effektiven Schutz vor diesem Beschuss. Doch ganz gleich ob Stern oder Planet - die Magnetfelder selbst entstehen tief im heißen Innern der Himmelskörper. Dort steigt flüssiges oder gasförmiges Material in einer Art Kreislauf nach oben, kühlt sich ab und sinkt wieder in die Tiefe. Da dieses Material zusätzlich elektrischen Strom leiten kann, erzeugt die Bewegung der Ladungsträger ähnlich wie bei einem Fahrraddynamo ein Magnetfeld. Die schnelle Rotation der Planeten und Sterne verleiht den gewaltigen Materialströmen zudem eine Form, die das Dynamoprinzip begünstigt.

Bisher glaubten Wissenschaftler deshalb, dass die Rotationsgeschwindigkeit eines Planeten oder eines Sterns die Stärke seines Magnetfeldes bestimmt. Doch Beobachtungen anderer Sterne und Computersimulationen planetarer Dynamos haben gezeigt, dass dieser Zusammenhang nicht für schnell rotierende Körper wie die Erde, den Jupiter und die meisten Sterne mit deutlich geringerer Masse als die der Sonne gilt. Die Stärke des Magnetfeldes steigt ab einer gewissen Rotationsgeschwindigkeit nicht mehr in Abhängigkeit von dieser an. Je nach Himmelskörper liegt die kritische Geschwindigkeit bei einer Umdrehung pro Tag oder einer Umdrehung im Laufe mehrerer Tage.

Wissenschaftler aus Katlenburg-Lindau und Göttingen haben nun aus Computersimulationen eine neue Gesetzmäßigkeit abgeleitet. Demnach 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 anders als bei Planeten 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 Prof. Dr. Ulrich Christensen vom 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. Manche Sterne etwa werden von Planeten umkreist, die deutlich größer sind als Jupiter, der größte Planet unseres Sonnensystems. Für solche Planetenriesen sagen die Forscher ein Magnetfeld voraus, das zehn Mal so stark ist wie das des Jupiter.

Nach Ansicht der Wissenschaftler müssten diese Kolosse intensive Radiowellen aussenden. Zwar sind bisherige Antennen nicht empfindlich genug, um diese nachzuweisen. Doch neue Anlagen wie das Antennenfeld LOFAR, das aus Stationen in den Niederlanden, Frankreich, Deutschland, Schweden und England bestehen soll und in den nächsten Jahren in Betrieb geht, könnten die Wellen messen. Auf diese Weise ließen sich dann die Magnetfelder bestimmen - und darüber hinaus neue Planeten dieser Art entdecken.

Dr. Birgit Krummheuer | Max-Planck-Institut
Weitere Informationen:
http://www.mps.mpg.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Eine Extra-Sekunde zum neuen Jahr
08.12.2016 | Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB)

nachricht Heimcomputer entdecken rekordverdächtiges Pulsar-Neutronenstern-System
08.12.2016 | Max-Planck-Institut für Radioastronomie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Rätsel um Mott-Isolatoren gelöst

Universelles Verhalten am Mott-Metall-Isolator-Übergang aufgedeckt

Die Ursache für den 1937 von Sir Nevill Francis Mott vorhergesagten Metall-Isolator-Übergang basiert auf der gegenseitigen Abstoßung der gleichnamig geladenen...

Im Focus: Poröse kristalline Materialien: TU Graz-Forscher zeigt Methode zum gezielten Wachstum

Mikroporöse Kristalle (MOFs) bergen große Potentiale für die funktionalen Materialien der Zukunft. Paolo Falcaro von der TU Graz et al zeigen in Nature Materials, wie man MOFs gezielt im großen Maßstab wachsen lässt.

„Metal-organic frameworks“ (MOFs) genannte poröse Kristalle bestehen aus metallischen Knotenpunkten mit organischen Molekülen als Verbindungselemente. Dank...

Im Focus: Gravitationswellen als Sensor für Dunkle Materie

Die mit der Entdeckung von Gravitationswellen entstandene neue Disziplin der Gravitationswellen-Astronomie bekommt eine weitere Aufgabe: die Suche nach Dunkler Materie. Diese könnte aus einem Bose-Einstein-Kondensat sehr leichter Teilchen bestehen. Wie Rechnungen zeigen, würden Gravitationswellen gebremst, wenn sie durch derartige Dunkle Materie laufen. Dies führt zu einer Verspätung von Gravitationswellen relativ zu Licht, die bereits mit den heutigen Detektoren messbar sein sollte.

Im Universum muss es gut fünfmal mehr unsichtbare als sichtbare Materie geben. Woraus diese Dunkle Materie besteht, ist immer noch unbekannt. Die...

Im Focus: Significantly more productivity in USP lasers

In recent years, lasers with ultrashort pulses (USP) down to the femtosecond range have become established on an industrial scale. They could advance some applications with the much-lauded “cold ablation” – if that meant they would then achieve more throughput. A new generation of process engineering that will address this issue in particular will be discussed at the “4th UKP Workshop – Ultrafast Laser Technology” in April 2017.

Even back in the 1990s, scientists were comparing materials processing with nanosecond, picosecond and femtosesecond pulses. The result was surprising:...

Im Focus: Wie sich Zellen gegen Salmonellen verteidigen

Bioinformatiker der Goethe-Universität haben das erste mathematische Modell für einen zentralen Verteidigungsmechanismus der Zelle gegen das Bakterium Salmonella entwickelt. Sie können ihren experimentell arbeitenden Kollegen damit wertvolle Anregungen zur Aufklärung der beteiligten Signalwege geben.

Jedes Jahr sind Salmonellen weltweit für Millionen von Infektionen und tausende Todesfälle verantwortlich. Die Körperzellen können sich aber gegen die...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Firmen- und Forschungsnetzwerk Munitect tagt am IOW

08.12.2016 | Veranstaltungen

NRW Nano-Konferenz in Münster

07.12.2016 | Veranstaltungen

Wie aus reinen Daten ein verständliches Bild entsteht

05.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Einzelne Proteine bei der Arbeit beobachten

08.12.2016 | Biowissenschaften Chemie

Intelligente Filter für innovative Leichtbaukonstruktionen

08.12.2016 | Messenachrichten

Seminar: Ströme und Spannungen bedarfsgerecht schalten!

08.12.2016 | Seminare Workshops