Ein Team britischer und amerikanischer Astronomen nutzte Daten von mehreren bodengestützten Teleskopen und von Weltraumteleskopen – darunter das Hubble Weltraumteleskop von ESA/NASA – um die Atmosphäre des heißen, aufgeblähten Exoplaneten mit Saturn-Masse mit der Bezeichnung WASP-39b, der etwa 700 Lichtjahre von der Erde entfernt ist, zu untersuchen. Die Analyse des Spektrums zeigt eine große Menge Wasser in der Atmosphäre des Exoplaneten – dreimal so viel wie in der Atmosphäre des Saturn.
Bild: NASA, ESA, G. Bacon and A. Feild (STScI), and H. Wakeford (STScI/Univ. of Exeter)
Hubble beobachtet die Atmosphäre eines Exoplaneten so detailliert wie nie zuvor
Ein internationales Team von Wissenschaftlern verwendete das Hubble-Weltraumteleskop von ESA/NASA um die Atmosphäre des heißen Exoplaneten WASP-39b zu untersuchen. Beim kombinieren dieser neuen Daten mit älteren Daten haben sie die bisher vollständigste Studie über eine Exoplaneten-Atmosphäre erstellt. Die atmosphärische Zusammensetzung von WASP-39b weist darauf hin, dass die Entstehungsprozesse von Exoplaneten sich sehr von denen unserer eigenen Riesenplaneten unterscheiden könnten.
Die Untersuchung von Exoplaneten-Atmosphären kann neue Erkenntnisse darüber liefern, wie und wo sich Planeten um einen Stern bilden. „Wir müssen nach außen schauen, um unser eigenes Sonnensystem besser zu verstehen“, erklärte die leitende Wissenschaftlerin Hannah Wakeford von der Universität in Exeter, Großbritannien und dem Space Telescope Science Institute in den USA.
Daher kombinierte das britisch-amerikanische Team die Fähigkeiten des Hubble-Weltraumteleskops mit anderen Weltraumteleskopen und mit bodengestützten Teleskopen für eine detaillierte Untersuchung des Exoplaneten WASP-39b. Die Forscher haben mit der heutigen Technologie das bisher vollständigste Spektrum einer Exoplaneten-Atmosphäre erzeugt.
WASP-39b umkreist einen sonnenähnlichen Stern, der etwa 700 Lichtjahre von der Erde entfernt ist. Der Exoplanet wurde als „heißer-Saturn“ klassifiziert. Denn aufgrund seiner Masse ähnelt er unserem Saturn. Heiß deswegen, weil er sich viel näher an seinem Mutterstern befindet. Die Studie fand heraus, dass die beiden Planeten, obwohl sie eine ähnliche Masse haben, in vielerlei Hinsicht grundverschieden sind. Nicht nur dass unbekannt ist ob WASP-39b ein Ringsystem hat, er hat auch eine aufgeblähte Atmosphäre, die in großer Höhe frei von Wolken ist. Diese Eigenschaft erlaubte Hubble, tief in seine Atmosphäre zu blicken.
Durch zerlegen des Sternenlichts durch die Atmosphäre des Planeten, fand das Team eindeutige Beweise für atmosphärischen Wasserdampf. Tatsächlich hat WASP-39b dreimal so viel Wasser wie Saturn. Obwohl die Forscher vorhergesagt hatten, dass sie Wasserdampf sehen würden, waren sie von der Menge überrascht die sie fanden. Diese Überraschung ließ auf die Anwesenheit einer großen Menge von schwereren Elementen in der Atmosphäre schließen. Und dies wiederum deutet darauf hin, dass der Planet von einer Menge an eisigem Material bombardiert wurde, das sich in seiner Atmosphäre sammelte. Diese Art von Bombardement wäre nur möglich, wenn sich WASP-39b viel weiter von seinem Mutterstern entfernt befinden würde, als dies derzeit der Fall ist.
„WASP-39b zeigt, dass Exoplaneten voller Überraschungen sind und sehr unterschiedliche Zusammensetzungen haben können, anders als dies bei den Planeten unseres Sonnensystems der Fall ist“, sagte Co-Autor David Sing von der Universität in Exeter, UK.
Die Analyse der Zusammensetzung der Atmosphäre und der aktuellen Position des Planeten zeigen, dass WASP-39b höchstwahrscheinlich eine epische Reise durch sein Planetensystem Richtung Mutterstern durchgemacht hat. „Exoplaneten zeigen uns, dass die Planetenentstehung komplizierter und konfuser ist, als wir dachten. Und das ist fantastisch!“ fügte Wakeford hinzu.
Durch seine unglaubliche Reise ins innere Sonnensystem ist WASP-39b jetzt acht mal näher an seinem Mutterstern als Merkur an der Sonne und braucht nur vier Tage für eine Umlaufzeit um den Zentralstern. Ferner hat er eine gebundene Rotation. Wakeford und ihr Team schätzten die Temperatur von WASP-39b auf 750 Grad Celsius. Obwohl durch die gebundene Rotation nur eine Seite des Planeten dem Zentralstern zugewandt ist, transportieren starke Winde die Wärme von der Tagseite des Planeten auf die Nachtseite, sodass diese dunkle Seite fast genau so heiß ist.
„Hoffentlich wird diese Vielfalt, die wir bei den Exoplaneten sehen uns helfen, die verschiedenen Arten herauszufinden, auf welche sich ein Planet formen und entwickeln kann“, erklärt David Sing.
Mit Blick auf die Zukunft will das Team mit dem James Webb Space Telescope von NASA/ESA/CSA – geplant ist der Start derzeit im Jahr 2019 – ein noch vollständigeres Spektrum der Atmosphäre von WASP-39b zu bekommen. James Webb wird in der Lage sein, Daten über den atmosphärischen Kohlenstoff des Planeten zu sammeln, welcher längere Wellenlängen absorbiert als Hubble sehen kann. Wakeford meinte abschließend: „Indem wir die Menge an Kohlenstoff und Sauerstoff in der Atmosphäre berechnen, können wir noch mehr darüber erfahren, wo und wie sich dieser Planet gebildet hat.“
4. März 2018/SP
Verein Kuffner-Sternwarte
