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Wolkiges Wetter auf zwei Exoplaneten
von Stefan Deiters
astronews.com
2. Januar 2014
Zwei Wissenschaftlerteams haben mit dem Weltraumteleskop
Hubble die Atmosphären von zwei extrasolaren Planeten untersucht. Sie
fanden Hinweise darauf, dass das Wetter auf den fernen Welten relativ wolkig ist
und die Wolken offenbar weitere Eigenschaften der übrigen Atmosphäre und auch
der Planetenoberfläche vor unseren Augen verhüllen.
So könnte der
Planet GJ 1214b aussehen.
Bild: NASA, ESA und G. Bacon (STScI) |
Bei den beiden Planeten, die zwei Astronomenteams in den vergangenen Monaten
mithilfe des Weltraumteleskops Hubble
untersucht haben, handelt es sich um GJ 436b und GJ 1214b. Es sind Welten, deren
Größe zwischen der der Gasriesen und der erdähnlichen Gesteinsplaneten liegt -
ein Größenbereich, in dem sich vermutlich die meisten Planeten der Milchstraße
bewegen.
GJ 436b wird als "warmer Neptun" klassifiziert, da der Planet in etwa die
Größe des Neptun aufweist, seinem Zentralstern allerdings deutlich näher ist als
Neptun der Sonne. Der Planet liegt rund 36 Lichtjahre entfernt im Sternbild
Löwe. GJ 1214b ist als "Super-Erde" klassifiziert und hat damit eine Masse, die
zwischen der der Erde und der des Neptun liegt. Der Planet ist rund 40
Lichtjahre entfernt und liegt im Sternbild Schlangenträger.
Beide Planeten ließen sich deswegen genauer untersuchen, weil es sich bei
ihnen um sogenannte Transitplaneten handelt. Das bedeutet, dass die Planeten -
von der Erde aus betrachtet - regelmäßig vor ihrem Zentralstern vorüberziehen.
Dabei erreicht uns auch Licht des Sterns, das zuvor die Atmosphäre des
jeweiligen Planeten durchquert hat. Die spektrale Untersuchung dieses Lichts
sollte somit etwas über deren Zusammensetzung verraten.
Im Falle von GJ 436b allerdings zeigte das Spektrum keinerlei Strukturen, die
Rückschlüsse auf in der Atmosphäre vorhandene Substanzen zugelassen hätten.
"Entweder gibt es auf diesem Planeten eine hohe Wolkenschicht, die den Blick
verhüllt oder aber eine wolkenfreie Atmosphäre, die kaum Wasserstoff enthält,
womit sich der Planet sehr von Neptun unterscheiden würde", erklärt Heather
Knutson vom California Institute of Technology im kalifornischen
Pasadena. "Statt Wasserstoff könnte die Atmosphäre einen sehr hohen Anteil an
schweren Molekülen wie Wasserdampf, Kohlenmonoxid und Kohlendioxid haben, was
die Atmosphäre komprimieren und es uns deutlich schwerer machen würde, chemische
Signaturen zu entdecken."
Ähnliche Resultate hatte schon eine frühere Untersuchung von GJ 1214b
geliefert: Das erste Spektrum deutete darauf hin, dass die Atmosphäre des
Planeten entweder aus Wasserstoff besteht, jedoch von einer hohen Wolkenschicht
verhüllt ist oder aber hauptsächlich aus Wasserdampf besteht. Laura Kreidberg
und Jacob Nean von der University of Chicago haben daher mit Hubble
versucht, einen detaillierteren Blick in die Atmosphäre von GJ 1214b zu werfen.
Auch dabei fanden sie erneut keinerlei chemische Signaturen in der
Planetenatmosphäre. Die besseren Beobachtungen erlaubten es aber erstmals, die
Möglichkeit auszuschließen, dass es sich um eine wolkenfreie Atmosphäre handelt,
die aus Wasserdampf, Methan, Stickstoff, Kohlenmonoxid oder Kohlendioxid
besteht. Damit ist ein wolkenverhangener Planet die wahrscheinlichste Erklärung
für die Beobachtungen. Die Wolken verdecken sämtliche Informationen über die
Atmosphäre und den Planeten darunter.
"Beide Planeten verraten uns etwas über die Vielfalt von Planetentypen, die
sich außerhalb unseres Sonnensystems finden lassen. In diesem Fall entdeckten
wir, dass wir sie vielleicht nicht so gut kennen, wie wir bislang glaubten", so
Knutson. "Wir würden wirklich gerne die Planetengröße bestimmen können, ab der
sie nicht eine Miniausgabe eines Gasriesen, sondern eine Wasser- und
Gesteinswelt sind, die einer großen Version der Erde ähnelt."
Modellrechnungen über die vergleichsweise heißen Atmosphären von GJ 436b und
GJ 1214b haben ergeben, dass es hier exotische Wolken aus Zinksulfid oder
Kaliumchlorid geben könnte. "Man würde hier Wolken erwarten, die sich deutlich
von denen unterscheiden, die man beispielsweise auf der Erde findet", so
Kreidberg.
Um die neuen Informationen über GJ 1214b zu gewinnen, wurde von Kreidberg und
ihrem Team der Planet länger mit Hubble untersucht, als jeder andere
extrasolare Planet zuvor. Sie gingen damit an die Grenze von dem, was mit
Hubble möglich ist, könnten aber - so zumindest die Hoffnung - mit ihren
Beobachtungen die Grundlage für die Untersuchung der Atmosphären anderer
Super-Erden gelegt haben.
Über ihre Ergebnisse berichten die beiden in zwei Fachartikeln, die heute in
der Wissenschaftszeitschrift Nature erscheinen.
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