Hubble zeigt Vielfalt an Exoplaneten-Atmosphären
Die bisher größte vergleichende Studie löste Rätsel fehlenden Wassers.
Astronomen verwendeten das Hubble- und das Spitzer-Weltraumteleskop um die Atmosphären von zehn heißen, Jupitergroßen Exoplaneten im Detail zu studieren. Das Team war in der Lage, ein schon lange bestehendes Geheimnis zu lüften; warum einige dieser Welten scheinbar weniger Wasser haben als erwartet wurde. Die Ergebnisse wurden in der Zeitschrift Nature veröffentlicht.
Bisher haben Astronomen fast 2000 Planeten um andere Sterne entdeckt. Einige dieser Planeten werden heiße Jupiter genannt. Das sind heiße gasförmige Planeten, die ähnliche Eigenschaften wie Jupiter haben. Sie umkreisen ihren Stern sehr nahe, wodurch ihre Oberfläche heiß ist und sie daher im Detail sehr schwierig zu untersuchen sind, da solche Planeten vom hellen Sternenlicht überstrahlt werden. Aufgrund dieser Schwierigkeiten konnte Hubble in der Vergangenheit aufgrund des begrenzten Wellenlängenbereichs nur eine Handvoll heißer Jupiter erforschen.
Nun hat ein internationales Team von Astronomen sich des Problems angenommen und die bisher größte Studie über heiße Jupiter gemacht, in dem sie von zehn solcher Planeten die Atmosphären erforschten und miteinander zu verglichen. Nur drei dieser Planetenatmosphären sind zuvor im Detail untersucht worden; dies ist der bisher größte spektroskopische Katalog von Exoplaneten-Atmosphären.
Das Team verwendete mehrfache Beobachtungen, die mit dem Hubble- und mit dem Spitzer-Weltraumteleskop gemacht worden sind. Die Stärke dieser Teleskope ermöglichte es dem Team, die verschiedenen Massen, Größen und Temperaturen in einem großen Wellenlängenbereich zu untersuchen. Die Forscher hatten nicht erwartet, eine solche Vielfalt an Planetenatmosphären zu finden.
Alle Planeten haben Umlaufbahnen, die nahe bei ihrem Mutterstern verlaufen. Wenn so ein Exoplanet vor seinem Heimatstern vorbeizieht, wandert etwas vom Sternenlicht durch des Planeten äußere Atmosphäre. „Die Atmosphäre hinterlässt einen einzigartigen Fingerabdruck auf dem Sternenlicht, den wir untersuchen können wenn uns das Licht erreicht“ erklärte Co-Autor Hannah Wakeford, vom Goddard Space Flight Center, USA.
Diese Fingerabdrücke ermöglichten es dem Team nicht nur, die Signaturen von verschiedenen chemischen Elementen und Molekülen zu extrahieren, sondern auch zwischen wolkenverhangenen und wolkenfreien Exoplaneten zu unterscheiden. Während sich bei wolkenfreien Planeten deutliche Anzeichen von Wasser fanden, scheinen wolkenverhangene Planeten arm an Wasser zu sein. Die Wolken bestehen offenbar nicht aus Wasserdampf, sondern aus anderen chemischen Verbindungen.
Die Wolken haben die Signale von Wasser verschleiert, so dass das Wasser bei diesen Planeten schlechter zu sehen war, meinten die Forscher. Das Rätsel des scheinbar fehlenden Wassers dürfte damit gelöst sein.
„Die Alternative dazu ist, dass Planeten in einem Umfeld entstehen, dem Wasser entzogen wurde, aber das würde bedeuten, dass die aktuellen Theorien über die Entstehung von Planeten komplett neu überdacht werden müssten“ erklärte Co-Autor Jonathan Fortney von der Universität von Kalifornien. „Unsere Ergebnisse haben das trockene Szenario ausgeschlossen und wir nehmen an, dass es einfach Wolken sind, die das Wasser vor neugierigen Blicken verstecken.“
Das Studium von Exoplaneten-Atmosphären ist mit derzeit nur einer Handvoll an Beobachtungen noch in den Kinderschuhen. Hubbles Nachfolger, das James Webb Weltraumteleskop, wird ein neues Infrarot-Fenster für die Untersuchung von Exoplaneten-Atmosphären öffnen.
16. Dezember 2015/SP
Verein Kuffner-Sternwarte
