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EXTRASOLARE PLANETEN
Blick in die Atmosphäre einer fernen Welt
von Rainer Kayser
1. Februar 2007

Mithilfe des Hubble-Weltraumteleskops gelang Astronomen ein Blick tief in die Atmosphäre eines extrasolaren Planeten. Bei HD 209458b entdeckten die Forscher eine 1.000 Kilometer dicke und 5.300 Grad heiße Zone in einer Höhe von 8.500 Kilometern. Vermutlich beginnt hier das Abströmen heißen Wasserstoffs aus der Planetenatmosphäre ins Weltall, was zur Ausbildung eines kometenartigen Schweifs bei dem Planeten führt.

HD 209458b

So stellt sich ein Künstler den Planeten HD 209458b vor. Bild: NASA, ESA und G. Bacon (STScI)

Einem Team amerikanischer Astronomen ist es erstmals gelungen, einen Einblick in die Temperaturschichtung der Atmosphäre eines extrasolaren Planeten zu gewinnen. In bereits im Jahr 2003 mit dem Weltraumteleskop Hubble gewonnenen Daten, stießen die Forscher bei dem Planeten HD 209458b auf eine 1.000 Kilometer dicke, 5.300 Grad heiße Zone in einer Höhe von 8.500 Kilometern. Vermutlich beginnt hier das Abströmen heißen Wasserstoffs aus der Planetenatmosphäre ins Weltall, das zur Ausbildung eines kometenartigen Schweifs bei dem Planeten führt. Das Team berichtet im Fachblatt Nature über die Entdeckung.

"Bei der von uns untersuchten Atmosphärenschicht handelt es sich um eine Übergangszone, in der die Temperatur von 1.300 auf über 15.000 Grad ansteigt - das ist heißer, als die Oberfläche unserer Sonne!", erläutert Gilda Ballester vom Lunar and Planetary Laboratory der University of Arizona in Tucson. "Wir sehen hier erstmals genauer, wie ein Planet seine Atmosphäre verliert." Ballester hatte den Exoplaneten HD 209458b gemeinsam mit ihren Kollegen David Sing und Floyd Herbert untersucht.

Dieser Exoplanet ist ein so genannter "Heißer Jupiter": Ein Gasriese ähnlich dem Jupiter in unserem Sonnensystem, der im Gegensatz zu diesem allerdings auf einer extrem engen Bahn um seinen Stern kreist. Die Atmosphäre solcher Planeten ist deshalb einer extremen Strahlung ausgesetzt. Der stetige Energiezufluss von dem nahen Stern führt dazu, dass große Gasmengen aus der Atmosphäre ins All abströmen. Untersuchungen in den vergangenen Jahren haben gezeigt, dass HD 209458b durch die Aufheizung seiner Atmosphäre einen ausgedehnten, kometenartigen Schweif besitzt. Rund zehn Millionen Kilogramm Gas strömt dort in jeder Sekunde ins Weltall ab.

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HD 209458b ist zudem der erste extrasolare Planet, bei dem "Transits"
nachgewiesen werden konnten. Dabei zieht der Planet auf seiner Bahn regelmäßig vor seinem Zentralgestirn vorüber und schwächt dessen Licht geringfügig ab. Der Planet besitzt etwa zwei Drittel der Jupitermasse und umkreist seinen sonnenähnlichen Zentralstern alle 3,5 Tage in einem Abstand von 6,75 Millionen Kilometern - das sind etwa 4,5 Prozent des Abstands Erde-Sonne.

Die Transits bieten den Astronomen die Möglichkeit, aus der Stärke der Lichtabschwächung auch den Radius des Planeten zu bestimmen. Bei HD 209458b erhält man einen Wert von 1,32 Jupiterradien. Aber mehr noch: Mit einem Vergleich der Spektren während und außerhalb des Transits lassen sich stellare und planetare Komponenten des Spektrums voneinander trennen und dadurch sogar Rückschlüsse auf die Atmosphäre des Exoplaneten ziehen (astronews.com berichtete).

Ballester, Sing und Herbert vom Lunar and Planetary Laboratory der University of Arizona in Tucson gelang es nun, im Spektrum während der Transits eine weitere, breitbandige Absorption nachzuweisen. Die drei Forscher sehen die Ionisation von Wasserstoff im ersten angeregten Zustand als Ursache dieses Absorptionsfeatures. Mithilfe eines Atmosphärenmodels ergibt sich daraus die Existenz einer 5.300 Grad heißen Zwischenschicht in der Atmosphäre. Die Arbeit der drei Forscher zeigt eindrucksvoll, welches Potenzial in der Transitmethode steckt.

Die Zahl der Transit-Planeten wird dank des Ende 2006 gestarteten Satelliten Corot in den kommenden Jahren rasant ansteigen - mit rund einhundert neuen Exoplaneten in zwei Jahren rechnen die Forscher. Die meisten dieser Planeten werden vermutlich "Heiße Jupiter" sein. Die Erforschung der Atmosphären dieser Planeten dürfte also in den kommenden Jahren ein - im sprichwörtlichen Sinne - heißes Forschungsfeld sein.

Forum
Blick in die Atmosphäre eines Exoplaneten. Diskutieren Sie mit anderen Lesern im astronews.com Forum.
siehe auch
COROT: First Light für europäischen Planetenjäger - 25. Januar 2007
COROT: Suche nach Exoplaneten beginnt - 28. Dezember 2006
Spitzer: Das Leuchten ferner Planeten - 23. März 2005
COROT: Intensive Suche nach extrasolaren Planeten - 13. Dezember 2003
Extrasolare Planeten: Gasriese verdampft um HD 209458 - 13. März 2003
COROT: Auf der Suche nach fernen Planeten - 16. Dezember 2003
Ferne Welten - die astronews.com-Berichterstattung über die Suche nach fernen Planeten
Links im WWW
HubbleSite, Original-Pressemitteilung des STScI
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