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HARPS
Blick in die Atmosphäre eines Exoplaneten
Redaktion / Pressemitteilung der Universität Bern
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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.

HD 189733b

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.

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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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Ferne Welten - die astronews.com Berichterstattung über die Suche nach extrasolaren Planeten
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Preprint des Fachartikels bei arXiv.org (A&A)
Preprint des Fachartikels bei arXiv.org (ApJL)
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