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HR 8799
Die Atmosphäre eines fernen Gasriesen
von Stefan Deiters
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15. März 2013

Die Planeten um den Stern HR 8799 in rund 130 Lichtjahren Entfernung gehören zu den wenigen extrasolaren Welten, die sich direkt beobachten lassen. Jetzt haben Astronomen die Atmosphäre eines der Gasriesen um HR 8799 detailliert untersucht. Die Beobachtungen erlauben auch Rückschlüsse darauf, wie der Planet einst entstanden ist.

HR 8799c

So stellt sich ein Künstler den untersuchten Gasriesen um den Stern HR 8799 vor. Bild: Dunlap Institute for Astronomy & Astrophysics / Mediafarm.

"Dies ist das detaillierteste Spektrum eines extrasolaren Planeten, das bislang gemacht wurde", freut sich Bruce Macintosh vom Lawrence Livermore National Laboratory, der zu dem internationalen Astronomenteam gehörte, das die Beobachtungen des Gasriesen um HR 8799 in rund 130 Lichtjahren Entfernung durchgeführt hat. "Das zeigt die Stärken der direkten Abbildung von Planetensystemen - dank der ausgezeichneten Auflösung der Beobachtungen konnten wir unsere Theorien über die Entstehung von Planeten testen."

Die Untersuchungen führten die Astronomen mit einem der Keck-Teleskope auf Hawaii und dem dort montierten Instrument OSIRIS durch. Das damit gewonnene Spektrum der fernen Welt offenbarte Spuren verschiedener Moleküle in der vermutlich wolkigen Atmosphäre des Gasriesen. Unter anderem entdeckten die Forscher dort Wasserdampf und Kohlenmonoxid.

"Dank dieser detaillierten Beobachtungen können wir nun den Anteil von Kohlenstoff mit dem von Sauerstoff in der Atmosphäre vergleichen", erklärt Travis Barman vom Lowell Observatory die Bedeutung der Studie. "Diese chemische Mischung liefert uns dann Hinweise darauf, wie das Planetensystem entstanden ist."

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Es gibt hauptsächlich zwei konkurrierende Modelle über die Entstehung von Gasriesen um andere Sonnen: Wenn Sterne entstehen, sind sie zunächst von einer sogenannten protoplanetaren Scheibe aus Gas und Staub umgeben. Nach einer Theorie bilden sich hier zunächst feste Kerne, die dann allmählich so massereich werden, dass sie immer mehr Gas aus der Scheibe anziehen. Alternativ könnten die Gasriesen aber auch durch den schnellen gravitativen Kollaps eines Teilbereichs der Scheibe entstanden sein.

Bestimmte Eigenschaften eines Planeten, wie etwa seine atmosphärische Zusammensetzung, liefern Hinweise darauf, welches der beiden Modelle bei seiner Entstehung eine Rolle gespielt hat. Die Menge von Wasserdampf in der Atmosphäre des untersuchten Gasriesen um HR 8799 und der Anteil von Kohlenstoff zu Sauerstoff dort, sprechen dafür, dass die Planetenbildung durch die Entstehung eines festen Kerns einsetzte, zu dem sich Eis und anderen Festkörper zusammenfanden. Durch die Bildung von Eis verringerte sich zudem der Sauerstoffgehalt des verbleibenden Gases.

"Als der feste Kern dann groß genug war, sorgte dessen Anziehungskraft sehr schnell dafür, dass immer mehr Gas aus der Umgebung angezogen wurde und so ein massereicher Planet entstand, wie wir ihn heute vor uns haben", erklärt Quinn Konopacky, die am Dunlap Institute for Astronomy & Astrophysics der University of Toronto arbeitet. "Da dieses Gas einiges an Sauerstoff verloren hat, verfügt der Planet über weniger Sauerstoff und weniger Wasser als wenn er durch eine gravitative Instabilität entstanden wäre."

Bei dem untersuchten Planeten handelt es sich um den Planeten HR 8799c, einen von insgesamt vier Planeten, die man um den 130 Lichtjahre entfernten Stern HR 8799 entdeckt hat (astronews.com berichtete). Obwohl die Astronomen in der Atmosphäre der fernen Welt Wasser nachweisen konnten, dürfte HR 8799c eine äußerst lebensfeindliche Welt sein: Wie Jupiter verfügt der Planet über keine feste Oberfläche, auf der sich Leben entwickelt haben könnte und ist zudem mit einer Temperatur von über 500 Grad Celsius vergleichsweise heiß. Die Wärme stammt noch aus seiner Entstehungsphase.

Trotzdem kann die Untersuchung von HR 8799c auch Hinweise zur Frage der Existenz von erdähnlichen Planeten liefern. "Die Tatsache, dass die Gasriesen um HR 8799 vermutlich wie die Gasriesen in unserem Sonnensystem entstanden sind, ist ein guten Zeichen", so Macintosh. "Durch die gleichen Prozesse haben sich nämlich auch die terrestrischen Planeten in der Nähe unserer Sonne gebildet." 

Die Astronomen berichten über ihre Ergebnisse in der Wissenschaftszeitschrift Science.

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Ferne Welten - unsere Berichterstattung über die Suche nach extrasolaren Planeten und außerirdischem Leben
Links im WWW
W. M. Keck Observatory
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