Exoplanet vor seinem Stern

Wissenschaftlern ist es gelungen, erstmals definitiv Wasserdampf in der Atmosphäre eines Planeten außerhalb unseres Sonnensystems nachzuweisen.

Der Durchbruch ist einer Infrarotuntersuchung des Transits dieses Gasriesen vor seinem Zentralstern zu verdanken.

Gemeinsam mit einem internationalen Wissenschaftlerteam analysierte die ESA-Forscherin Giovanna Tinetti am Institut d’astrophysique de Paris (F) Daten, die mit dem NASA-Weltraumteleskop Spitzer erfasst wurden. Ihr Zielobjekt war der Planet HD 189733b, der sich 63 Lichtjahre entfernt in der Konstellation Vulpecula befindet.

Der Planet wurde 2005 dadurch entdeckt, dass er das Licht seines Zentralsterns um rund drei Prozent verringerte, während er sich vor diesem vorbeischob. Tinetti und ihr Team überwachten den Stern, der nur geringfügig lichtschwächer ist als unsere Sonne, mit dem Spitzer-Teleskop. Sie beobachteten die Verdunkelung des Sterns in zwei Infrarotbändern (3,6 und 5,8 Mikrometer).

Bei einem Gesteinsplaneten ohne Atmosphäre hätten sowohl diese beiden Bänder als auch ein drittes, erst kürzlich von einem Team der Harvard University gemessenes Band (8 Mikrometer) dasselbe Verhalten gezeigt.

Stattdessen konnte, während die feine äußere Atmosphäre des Planeten vor dem Stern vorbeiwanderte, ein differenziertes, markantes Muster im absorbierten Licht beobachtet werden. Die Atmosphäre absorbierte bei 3,6 Mikrometern weniger Infrarotstrahlung als im Bereich der anderen beiden Wellenlängen.

“Wasser ist das einzige Molekül, das dieses Verhalten erklären kann,” so Tinetti.

Allerdings macht das Vorkommen von Wasser den Planeten nicht automatisch zu einem guten Kandidaten auf der Suche nach Planeten, auf denen Leben möglich ist. “Dies ist eine denkbar ungastliche Welt,” fügte sie hinzu.

Im Gegensatz zu Gesteinswelten wie unserer Erde, ist HD 189733b mit ungefähr 1,15-mal der Masse von Jupiter sehr groß. Der nur 4,5 Millionen km von seinem Stern entfernte Planet umkreist diesen in 2,2 Tagen. Im Vergleich dazu ist die Erde 150 Millionen km von der Sonne entfernt und selbst Merkur, den innersten Planeten des Sonnensystems, trennen 70 Millionen km von der Sonne.

Exoplanet vor seinem Stern, im Infrarotbereich

Astronomen klassifizieren solche Welten als „heiße Jupiter“. Diese Planeten umgibt in der Regel eine weitläufige Atmosphäre, da sie durch die Hitze des nahe gelegenen Sterns genug Energie erhalten, um sich ausdehnen zu können. Mit einem Durchmesser von 1,25-mal der Größe von Jupiter ist HD 189733b dabei keine Ausnahme.

Die Temperatur in der Atmosphäre von HD 189733b beträgt gute 700 °C oder mehr. Daraus lässt sich schließen, dass die riesigen Wasserdampfmengen in der Atmosphäre weder zu Niederschlag noch zu Wolken kondensieren können. Für die Bildung von Wasserdampfwolken oder Regen müsste die Temperatur rund fünfmal niedriger sein.

Das heißt jedoch nicht, dass die Atmosphäre sehr ruhig wäre. Der Planet ist so fest im Griff der Schwerkraft seines Sterns, dass eine Hemisphäre stets zu diesem gewandt ist und er nur auf einer Seite aufgeheizt wird. Es ist davon auszugehen, dass dadurch heftige Winde zustande kommen, die von der Tages- in Richtung der Nachtseite fegen. „Es gibt noch so viel über diese Planeten zu lernen,“ sagte Tinetti.

Obwohl der Planet als Gasriese kaum ein Kandidat für die Suche nach Leben ist, steigern diese Ergebnisse die Hoffnung auf Wasserfunde in anderen Gesteinswelten, mit deren Entdeckung man in der nahen Zukunft rechnet.