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Überraschend wenig Wasser auf Exoplaneten
von Stefan Deiters
astronews.com
25. Juli 2014
Astronomen haben mit dem Weltraumteleskop Hubble nach
Wasserdampf in den Atmosphären von drei Gasriesen gesucht, die ihren
sonnenähnlichen Zentralstern in nur geringem Abstand umkreisen. Sie fanden
zwar Wasser, doch deutlich weniger, als sie nach den aktuellen Theorien über die Entstehung
dieser Welten eigentlich erwartet hatten.
So könnte HD
209458b, einer der untersuchten Planeten,
aussehen.
Bild: NASA, ESA und G. Bacon (STScI) [Großansicht] |
Drei extrasolare Planeten, HD 189733b, HD 209458b und WASP-12b,
die zwischen 60 und 900 Lichtjahre von der Erde entfernt sind, haben Astronomen
mithilfe des Weltraumteleskops Hubble gründlich unter die Lupe genommen. Ihnen
allen ist gemeinsam, dass es sich um heiße Jupiter handelt. Die Gasriesen
umkreisen ihren
Zentralstern also in recht geringem Abstand. Die drei Zentralsterne ähneln zudem alle in etwa unserer Sonne.
Dank des
geringen Abstands der Planeten von ihrem Stern sollten die Temperaturen in ihren
Atmosphären zwischen 800 und 2.200 Grad Celsius betragen. Damit sind die
Welten
ideale Kandidaten, um Wasserdampf bei ihnen nachweisen zu können. Die
drei Planeten verbindet nämlich noch etwas: Es handelt sich um Transitplaneten,
sie ziehen also - von der Erde aus betrachtet - regelmäßig vor ihrer Sonne
vorüber. Dabei fällt auch etwas Licht durch ihre Atmosphären, dessen Analyse den
Wissenschaftlern dann deren Zusammensetzung verrät.
Zur Überraschung der Astronomen fanden sie allerdings nur etwa ein Zehntel bis
zu einem Tausendstel der Wassermenge, die sie erwartet hatten. "Unsere
Wassermessungen bei einem der Planeten, HD 209458b, sind die bislang präzisesten
Messungen der chemischen Zusammensetzung eines Planeten außerhalb des
Sonnensystems", so Dr. Nikku Madhusudhan vom Institute of Astronomy der
University of Cambridge. "Wir können also mit deutlich größerer Sicherheit als
zuvor sagen, dass wir Wasser auf einem Exoplaneten entdeckt haben. Allerdings ist
die geringe Menge, die wir gemessen haben, sehr erstaunlich."
Nach Ansicht des Astronomen könnten die Resultate für die Theorie über die
Entstehung von extrasolaren Planetensystemen eine beträchtliche Herausforderung
darstellen. "Im Prinzip öffnet dies die Büchse der Pandora der
Planetenentstehung", meint Madhusudhan. "Wir haben bei allen diesen Planeten
vermutet, dass es auf ihnen große Mengen an Wasser gibt. Wir müssen die Modelle
über die Entstehung und die Wanderung der Gasplaneten ganz neu bewerten, insbesondere
für die sogenannten heißen Jupiter und herausfinden, wie sie entstanden
sind."
Der Fund könnte auch Konsequenzen für die Suche nach Wasser auf extrasolaren
Planeten haben, die nur in etwa die Größe der Erde haben und vielleicht bewohnbar sein
könnten. Wenn die Planeten sich nämlich allgemein als "trockener" herausstellen
sollten als gedacht, würde man deutlich empfindlichere Instrumente benötigen, um
Wasser überhaupt nachweisen zu können.
Nach den aktuellen Modellen entstehen Gasriesen in der Scheibe aus Gas und
Staub um einen sich gerade bildenden Stern. Hier formt sich zunächst aus
winzigen Staubpartikeln ein fester Kern, der schließlich eine so große Masse
hat, dass er umliegendes Material - und hier insbesondere Gas - anzieht und ein Gasplanet entsteht. Diese
Theorie über die Entstehung der Gasplaneten macht auch Aussagen über die
Häufigkeit der Elemente in den neu entstandenen Welten. Die jetzt entdeckten nur
sehr niedrigen Wassermengen in den Gasriesen könnte einige der chemischen
Grundlagen dieses Modells der Planetenentstehung infrage stellen.
"Es gibt so viele Dinge, die wir über Exoplaneten noch nicht wissen. Mit
diesen Resultaten eröffnen wir ein neues Kapitel unseres Versuchs, die
Entstehung von Planeten und Sonnensystemen zu verstehen", so Drake Deming von
der University of Maryland. "Das Problem ist, dass wir annehmen, dass Wasser
anderswo genauso häufig ist, wie in unserem Sonnensystem. Was unsere
Beobachtungen gezeigt haben ist, dass die Signale von Wasser sehr viel schwächer
ausfallen könnten, als wir das erwarten."
Über ihre Ergebnisse berichten die Astronomen in einem Fachartikel, der
gestern in der Zeitschrift The Astrophysical Journal Letters erschienen
ist.
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