Im Sonnensystem kann man planetare Magnetfelder zum Beispiel dadurch nachweisen, dass man mit einer Sonde hindurchfliegt. Voyager 1 beispielsweise hat diese Messungen schon vor Jahrzehnten bei Jupiter und Saturn vorgenommen. Ihr Magnetometer ist sogar eines der letzten noch aktiven Instrumente überhaupt an Bord dieser Uraltsonde, die derzeit am Rand des Sonnensystems unterwegs ist. Für einen Exoplaneten ist diese Option nun nicht gegeben, darum braucht es indirekte Methoden.

Mit einer solchen ist es nun einem Forscherteam gelungen, beim Exoplaneten HAT-P-11b Anzeichen auf einen Magnetschweif zu entdecken und die Stärke seines Magnetfelds abzuschätzen. HAT-P-11b befindet sich rund 123 Lichtjahre entfernt im Sternbild Schwan und umkreist dort einen Zwergstern namens HAT-P-11. Als er im Jahr 2009 entdeckt wurde, war er der kleinste bekannte Planet, der von bodengestützten Teleskopen mit der Transitmethode gefunden wurde. Er ist ungefähr so groß wie Neptun, umkreist seinen Stern aber nicht in eisiger Ferne, sondern so nah, dass er lediglich knapp fünf Tage für einen Umlauf braucht.

Ein »warmer Neptun«

Details zu seinem mutmaßlichen Magnetfeld schildert nun eine Gruppe um Lotfi Ben-Jaffel von der Université Sorbonne in Paris im Fachmagazin »Nature Astronomy«. Die Forscherinnen und Forscher nutzten Ultraviolettaufnahmen, die das Hubble-Weltraumteleskop gemacht hatte, als der Planet aus Sicht der Erde vor seinem Zentralgestirn vorüberzog. Indem sie das Licht mit einem Spektrografen untersuchten, konnten sie Hinweise auf Wasserstoff und ionisiertem Kohlenstoff finden.

Beide Elemente waren noch für einen kurzen Moment nach dem Transit nachweisbar, als der Planet selbst also die Sternenscheibe schon wieder vollständig verlassen hatte. Das bedeutet: Die beiden Elemente befanden sich offenbar nicht in der Atmosphäre des Planeten, sondern in seiner Magnetosphäre – genauer: in seinem Magnetschweif. Auf der sternabgewandten Seite reicht die Magnetosphäre viel weiter ins All, weil sie nicht wie auf der sternzugewandten Seite vom Sternwind gestaucht wird.

Mit Modellrechnungen ermittelten Ben-Jaffel und Kollegen, dass der Magnetschweif eine Ausdehnung von bis zu drei Astronomischen Einheiten hat. Das entspräche dem dreifachen mittleren Abstand der Erde zur Sonne. Schließlich konnte das Team noch die Stärke des Magnetfelds abschätzen. An seinem Äquator sollte die magnetische Flussdichte ein bis fünf Gauss betragen. Zum Vergleich: Das Erdmagnetfeld bringt es am Äquator auf rund 0,3 Gauss.

Die Eigenschaften des kleinen HAT-P-11b überraschen die Autoren der Studie. Ein so starkes Magnetfeld passe eigentlich besser zu einem jupiterähnlichen Planeten, genau wie der Umstand, dass es in seiner Atmosphäre nur verhältnismäßig wenige Elemente gibt, die schwerer sind als Wasserstoff und Helium. Für Ben Jaffel und Kollegen ist das ein Hinweis darauf, dass die derzeitigen Modelle für Planetenentwicklung noch einiges zu wünschen übrig lassen würden – aber auch, dass weitere Studien der Magnetfelder von Exoplaneten wichtige Hinweise dafür liefern könnten.