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HUBBLE
Hinweise auf Wasser in fernen Atmosphären
von Stefan Deiters
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4. Dezember 2013

Zwei Wissenschaftlerteams haben mit dem Weltraumteleskop Hubble die Signatur von Wasser in den Atmosphären von insgesamt fünf extrasolaren Planeten nachweisen können. Allerdings erschien das entsprechende Signal deutlich schwächer als erwartet. Die Astronomen vermuten daher Wolken oder Dunstschleier in den fernen Atmosphären.

Exoplanet

Die Astronomen suchten nach Wasserspuren in dem Licht des Zentralsterns, das uns durch die Atmosphäre der Planeten erreicht. Bild: NASA Goddard Space Flight Center

Zwei Astronomenteams haben mithilfe des Weltraumteleskops Hubble Hinweise auf das Vorhandensein von Wasser in der Atmosphäre von gleich fünf verschiedenen extrasolaren Planeten entdeckt. Ein Team wurde bei den Planeten WASP-17b, WASP-12b und WASP-19b fündig, ein zweites bei den Welten HD 209458b und XO-1b. Die Stärke der gemessenen Wassersignatur war dabei sehr unterschiedlich: Am deutlichsten erschien die Signatur beim Planeten WASP-12b, der eine sehr aufgeblähte Atmosphäre aufweist, sowie bei  HD 209458b. Doch auch bei den anderen Atmosphären, so die Forscher, würden die Signale deutlich auf Wasser hinweisen.

"Wir sind uns sehr sicher, dass wir bei mehreren Planeten die Signatur von Wasser sehen", meint Avi Mandell vom Goddard Space Flight Center der NASA, einer der beteiligten Wissenschaftler. "Diese Studie stößt wirklich eine Tür auf zu vergleichenden Untersuchungen über die Menge von Wasser in den Atmosphären ganz verschiedener Typen von extrasolaren Planeten, zum Beispiel heißere im Vergleich zu kühleren Welten."

Die Astronomen nutzten für ihre Untersuchung die Wide Field Camera 3 des Weltraumteleskops Hubble. Ziel waren Transitplaneten, also ferne Welten, die von der Erde aus betrachtet genau vor ihrer Sonne vorüberziehen. Dabei durchläuft ein Teil des Lichts des Zentralsterns, um den der ferne Planet kreist, auf dem Weg zur Erde auch die Atmosphäre des Planeten und enthält somit Informationen über deren Zusammensetzung. Die Beobachtungen wurden in bestimmten Infrarot-Wellenlängen gemacht, in denen sich die Signatur von Wasser zeigen müsste, wenn denn Wasser in der fernen Atmosphäre vorhanden ist.

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"Die Atmosphäre eines extrasolaren Planeten zu entdecken ist außerordentlich schwierig", erläutert L. Drake Deming von der University of Maryland. "Doch es ist uns gelungen, ein sehr deutliches Signal zu erhalten und dieses war von Wasser." Dabei nutzte Demings Team ein neues Verfahren, bei dem durch längere Belichtungszeiten noch empfindlichere Messungen möglich wurden.

Die Hinweise auf Wasser erwiesen sich in allen Fällen allerdings als weniger ausgeprägt als die Astronomen erwartet hatten. Sie vermuten daher, dass ein Schleier aus Dunst oder Staub bei allen fünf Planeten den direkten Blick in die Atmosphären stört. Die Forscher vergleichen das Phänomen mit einer bei Nebel erstellen Fotografie, auf der die Farben auch weniger ausgeprägt erscheinen.

Bei allen fünf Welten handelt es sich um sogenannte "heiße Jupiter", also um Gasriesen, die ihren Zentralstern in einem vergleichsweise geringen Abstand umrunden. "Diese Untersuchungen zeigen uns, zusammen mit anderen Hubble-Beobachtungen, dass es eine überraschend große Zahl von Systemen gibt, bei denen das Signal von Wasser entweder abgeschwächt oder gar nicht zu entdecken ist", fasst Heather Knutson vom California Institute of Technology ein wichtiges Resultat der Arbeiten zusammen. "Das deutet darauf hin, dass wolkige oder dunstige Atmosphären bei heißen Jupiter sehr häufig vorkommen könnten."

Die Wissenschaftler berichten über ihre Beobachtungen in zwei Fachartikeln. Einer ist bereits in der Zeitschrift The Astrophysical Journal erschienen, der andere dort zur Veröffentlichung akzeptiert.

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siehe auch
WASP-12: Stern verdampft seinen Planeten - 2. April 2013
Hubble: Der kometenhafte Schweif von HD 209458b - 16. Juli 2010
VLT: Gewaltiger Sturm auf HD 209458b - 23. Juni 2010
WASP-12b: Ein Stern verspeist seinen Planeten - 20. Mai 2010
Extrasolare Planeten: Wasser in der Atmosphäre von HD 209458b? - 12. April 2007
Extrasolare Planeten: Gasriese verdampft um HD 209458 - 13. März 2003
Extrasolare Planeten: Hubble beobachtet Atmosphäre einer fernen Welt - 28. November 2001
Ferne Welten - die astronews.com Berichterstattung über die Suche nach extrasolaren Planeten
Links im WWW
Fachartikel von Deming et al. im Astrophysical Journal (pdf-Download von HubbleSite.org)
Preprint des Fachartikel von Mandell et al. bei arXiv.org
HubbleSite.org, Seite des STScI
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