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Blick in die Atmosphäre eines Exoplaneten
Redaktion
/ Pressemitteilung der Universität Bern
astronews.com
13. April 2015
Der Planet HD 189733b ist mit einer Entfernung von nur 63
Lichtjahren einer der uns am nächsten gelegenen extrasolaren Planeten, bei dem
sich ein Transit beobachten lässt. Entsprechend viele Studien gibt es bereits zu
der fernen Welt. Jetzt nutzten Astronomen Daten des Instruments HARPS und
konnten daraus detaillierte Informationen über die Atmosphäre des Planeten
ableiten.
Die Atmosphäre des Exoplaneten HD 189733b
(künstlerische Darstellung) mit Berechnungen zu
seiner Temperatur. Bild:
David Ehrenreich, UniGE / NASA / ESA [Großansicht] |
Astronomen der Universitäten Genf und Bern ist es jetzt gelungen, ein
präziseres Temperaturprofil der Atmosphäre eines Exoplaneten zu erstellen, als
dies bisher möglich war. Demnach herrschen in der Atmosphäre des Exoplaneten
HD189733b höllische Bedingungen: Windgeschwindigkeiten von einigen Tausend
Kilometern pro Stunde und Temperaturen von 3.000 Grad.
Die Resultate beruhen auf der Beobachtung der Spektrallinien von Natriumgas,
das in der Atmosphäre dieses Exoplaneten enthalten ist. Aufgespürt wurde das
Natrium vom Spektrometer HARPS, einem Instrument, welches die Universität Genf
entwickelt und auf einem Teleskop der Europäischen Südsternwarte (ESO) im
chilenischen La Silla installiert hat.
Gibt es in der Atmosphäre Natrium, so erzeugt es ein Signal, das einfach zu
messen ist. Seine Stärke variiert, wenn der Exoplanet bei einem so genannten
Transit vor seinem Mutterstern vorbei zieht. Dieser Effekt wurde im Jahr 2000
vorhergesagt und zwei Jahre später mit Beobachtungen des Weltraumteleskops
Hubble nachgewiesen. Er konnte jedoch bisher von der Erde aus nur mit
großen Teleskopen mit einem Spiegeldurchmesser von acht Metern und mehr
beobachtet werden.
An der Universität Genf kamen die Astronomen auf die Idee, mit dem
Spektrometer HARPS bereits durchgeführte Beobachtungen wieder zu verwenden, um
die Natrium-Spektrallinien zu studieren. Aurélien Wyttenbach, Forscher an der
naturwissenschaftlichen Fakultät der Universität Genf, durchforstete den großen,
über Jahre gesammelten Datensatz, und konnte so Schwankungen in den
Natriumlinien während mehrerer Transite von HD189733b nachweisen.
Erstaunlicherweise ergaben die Daten von HARPS vom Boden aus ein mit dem
Hubble-Weltraumteleskop vergleichbares Resultat punkto Empfindlichkeit, während
die spektrale Auflösung noch weit besser war. Deshalb erhielten die Forscher
eine präzisere Analyse als bisher, und dies trotz der relativ bescheidenen Größe
des Teleskops.
Gleichzeitig entwickelte Kevin Heng, Professor am Center for Space and
Habitability der Universität Bern (CSH), in einer weiteren Studie eine neue
Technik, um die Schwankungen der Natriumlinien zu interpretieren. Anstelle eines
komplizierten Computermodells leitete er einen einfachen Formelsatz ab, um die
Variationen in Temperaturwerten, Dichten und Drucken innerhalb der Atmosphäre zu
übersetzen.
Diese beiden Studien entstanden im Rahmen des an den Universitäten Bern und
Genf angesiedelten Nationalen Forschungsschwerpunkt PlanetS, welcher der
Erforschung von Planeten außerhalb unseres Sonnensystems gewidmet ist. Sie
eröffnen den Weg zur Erforschung von Exoplaneten-Atmosphären mit Instrumenten,
die einfacher zugänglich sind als Weltraum- oder Großteleskope.
Die an der Universität Genf durchgeführte Arbeit erscheint in der aktuellen
Nummer der Fachzeitschrift Astronomy & Astrophysics, die der
Universität Bern in den Astrophysical Journal Letters.
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