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Leuchtende Atmosphäre aus Wasserdampf
Redaktion
/ idw / Pressemitteilung der TU Berlin
astronews.com
4. August 2017
Die Stratosphäre eines Planeten zeichnet sich dadurch aus,
dass in ihr die Temperatur mit zunehmender Höhe ansteigt und nicht etwa absinkt.
Nun haben Astronomen eindeutige Hinweise auf eine Stratosphäre um den Planeten
WASP-121b gefunden. Erdähnlich ist die Welt um einen rund 900 Lichtjahre
entfernten Stern allerdings nicht - ganz im Gegenteil.
Der Exoplanet WASP-121b in einer
künstlerischen Darstellung. Es ist ein "heißer
Jupiter", dessen Schillern zeigt, dass er von
einer wasserhaltigen Atmosphäre umgeben ist. Er
umkreist seinen Stern in so geringem Abstand,
dass durch dessen Anziehungskraft eine
Ausbuchtung entsteht.
Bild: NASA, ESA und G. Bacon (STScI) [Großansicht] |
Ein internationales Astronomenteam entdeckte während Beobachtungen mit dem
Weltraumteleskop Hubble glühende Wassermoleküle in der Atmosphäre des
Exoplaneten WASP-121b und damit den ersten Hinweis auf die Existenz einer
Stratosphäre bei einem Exoplaneten. Als Exoplaneten werden Welten bezeichnet,
die außerhalb unseres Sonnensystems um einen Fixstern kreisen.
Das Team untersuchte die Stratosphäre des Gas-Giganten WASP-121b
spektroskopisch. Die Stratosphäre ist eine atmosphärische Schicht rund um einen
Planeten, in der die Temperatur mit zunehmender Höhe ansteigt. Untersucht wurde,
wie sich die Helligkeit des Planeten bei verschiedenen Wellenlängen des Lichts
verändert. Hintergrund ist das vorhersagbare temperaturabhängige Verhalten von
Wasserdampf bei verschiedenen Wellenlängen. Bei niedrigeren Temperaturen
blockiert der Wasserdampf das Licht. Steigt die Temperatur allerdings, beginnen
die Wassermoleküle zu leuchten.
"Das Phänomen ähnelt den Vorgängen bei einem Feuerwerk", so die Forscher.
"Die bunten Farben entstehen durch Licht emittierende Chemikalien. Wenn
metallische Substanzen erhitzt und vaporisiert werden, wechseln die Elektronen
in einen anderen energetischen Zustand. Je nach Material, emittieren diese
Elektronen dann Licht einer bestimmten Wellenlänge, wenn sie Energie verlieren."
Beispielsweise produziere Natrium orange-gelbes Licht und Strontium rotes. Auch
die Wassermoleküle in der Atmosphäre von WASP-121b strahlen Licht ab, während
sie Energie verlieren, allerdings als Infrarotlicht, unsichtbar für das
menschliche Auge.
"Aus theoretischen Modellen wissen wir, das Stratosphären auf eine spezielle
Klasse ultraheißer Exoplaneten hinweisen, was wiederum auf wichtige
physikalische und chemische Zusammensetzungen der Atmosphäre schließen lässt",
erklärt Dr. Tom Evans von der University of Exeter. "Als wir Hubble
auf WASP-121b richteten, sahen wir leuchtende Wassermoleküle, woraus wir
schließen konnten, dass der Planet eine starke Stratosphäre aufweist."
WASP-121b zieht seine Bahnen um seinen Stern etwa 900 Lichtjahre von der Erde
entfernt. Es ist ein Gasriese, der zur Kategorie der "Heißen Jupiter" gehört,
ist allerdings größer als der Jupiter in unserem Sonnensystem. Er umkreist
seinen Stern in 1,3 Tagen und zwar mit der kleinsten Distanz, die möglich ist,
ohne dass er von seinem Stern zerrissen wird. Seine Nähe zu dem Stern beschert
ihm allerdings auch atmosphärische Temperaturen von 2500 Grad Celsius, einer
Temperatur, die Eisen zum Schmelzen bringt.
Untersuchungen der vergangenen zehn Jahre ließen bereits vermuten, dass
einige Exoplaneten Stratosphären aufweisen, doch die jetzt vorgestellten
Ergebnisse weisen erstmalig leuchtende Wassermoleküle nach - ein unwiderlegbares
Signal für das Vorhandensein einer Stratosphäre bei einem Exoplaneten. Den
Forschern standen 800 Beobachtungsstunden mit dem Hubble-Teleskop zur
Verfügung.
Die Ergebnisse wurden in der Wissenschaftszeitschrift Nature
veröffentlicht.
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