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HUBBLE
Überraschend wenig Wasser auf Exoplaneten
von Stefan Deiters
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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.

HD 209458b

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."

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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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siehe auch
Hubble: Hinweise auf Wasser in fernen Atmosphären - 4. Dezember 2013
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
Preprint des Fachartikels bei arXiv.org
HubbleSite, Seite des STScI
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