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EXTRASOLARE PLANETEN
Die Atmosphäre einer Supererde
von Stefan Deiters
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17. Februar 2016

Astronomen ist es gelungen, erstmals die Atmosphäre einer sogenannten Supererde genauer zu untersuchen. Sie nutzten dazu Beobachtungen des Weltraumteleskops Hubble während eines Transits von 55 Cancri e vor seinem Zentralstern. In der Atmosphäre entdeckten sie Wasserstoff und Helium, allerdings keine Spur von Wasserdampf. Dafür gibt es dort offenbar Blausäure.

55 Cancri e

So könnte 55 Cancri e aussehen. Bild: ESA / Hubble, M. Kornmesser  [Großansicht]

Obwohl inzwischen schon rund 2.000 Planeten um andere Sonnen entdeckt wurden, hat man die wenigsten dieser Welten auch tatsächlich "gesehen". Die Astronomen haben vielmehr aus Beobachtungen des Zentralsterns der fernen Welten auf ihre Existenz geschlossen. Bei sogenannten Transitplaneten aber, also bei Planeten, die - von der Erde aus betrachtet - vor ihrer Sonnen vorüberziehen und diese dadurch geringfügig verdunkeln, bietet sich die Chance, etwas mehr über die fernen Welten zu erfahren.

Während eines Transits fällt nämlich ein kleiner Teil des Sternenlichts auf dem Weg zur Erde auch durch die Atmosphäre des Planeten. Das Licht enthält damit eine Signatur der Bestandteile der Atmosphäre. Mithilfe von Beobachtungen mit der Wide Field Camera 3 des Weltraumteleskops Hubble gelang es Astronomen nun, die Atmosphäre des Planeten 55 Cancri e in rund 40 Lichtjahren Entfernung genauer zu untersuchen.

Eines war den Wissenschaftlern allerdings schon vorher klar: 55 Cancri e ist alles andere als eine wohnliche Welt und weit davon entfernt eine zweite Erde zur sein. Der Planet ist ungefähr doppelt so groß wie die Erde und hat die achtfache Masse unseres Heimatplaneten. Die ferne Welt umkreist ihren Zentralstern alle 18 Stunden und ist der innerste der insgesamt fünf Planeten des Systems. Wegen der Nähe zum Zentralstern 55 Cancri dürften auf der dem Stern zugewandten Seite Temperaturen von rund 2.000 Grad Celsius herrschen.

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Der Planet war ursprünglich mithilfe der Radialgeschwindigkeitsmethode entdeckt und später durch Transitbeobachtungen aus dem All bestätigt worden (astronews.com berichtete). Er wird als Supererde klassifiziert. Als Supererden bezeichnen Astronomen extrasolare Planeten, die größer als die Erde sind, aber noch nicht an die Ausmaße der Eisriesen wie Uranus oder Neptun heranreichen.

Bei ihren Beobachtungen ist es den Astronomen nun erstmals gelungen, einzelne Gase in der Atmosphäre von 55 Cancri e nachzuweisen. Der Planet ist damit die erste Supererde, bei der solche Informationen über die Atmosphäre gewonnen werden konnten. Im Falle von 55 Cancri e besteht diese aus Wasserstoff und Helium. Wasserdampf hingegen fanden die Astronomen nicht. Die Entdeckungen gelangen nur dank eines neuen Analyseverfahrens der Daten.

"Das ist schon ein spannendes Ergebnis, weil es uns damit erstmals gelungen ist, den spektralen Fingerabdruck von Gasen in der Atmosphäre einer Supererde nachzuweisen", erläutert Angelos Tsiaras, ein Doktorand am University College London, der zusammen mit seinen Kollegen Ingo Waldmann und Marco Rochetto die Analysemethode entwickelt hat. "Die Beobachtungen der Atmosphäre von 55 Cancri e deuten darauf hin, dass der Planet irgendwie in der Lage war, einen beträchtlichen Teil des Wasserstoffs und Heliums aus dem Nebel zu halten, aus dem er einst entstanden ist."

Mit der Wide Field Camera 3 hatte man bereits die Atmosphären zweier anderer Supererden untersucht, konnte in den Daten aber keine spektralen Signaturen identifizieren. "Dieses Ergebnis bietet einen ersten Blick in die Atmosphäre einer Supererde", so Giovanna Tinetti vom University College London. "Wir haben nun eine Idee davon, wie es aktuell auf dem Planeten aussieht und wie er entstanden sein könnte und sich entwickelt hat. Das ist wichtig für das Verständnis von 55 Cancri e und von anderen Supererden."

Die Daten über die Atmosphäre von 55 Cancri e enthalten auch Hinweise darauf, dass es dort zudem Cyanwasserstoff gibt, eine Verbindung, die man besser unter der Bezeichnung Blausäure kennt. "So ein Anteil von Cyanwasserstoff ist ein Indiz für eine Atmosphäre mit einem sehr hohen Verhältnis von Kohlenstoff zu Sauerstoff" erläutert Olivia Venot von der Katholieke Universiteit Leuven in Belgien.

Sollte sich der Hinweis bei künftigen Beobachtungen bestätigen, würde dies - nach Ansicht der Forscher - bedeuten, dass 55 Cancri e tatsächlich ein sehr kohlenstoffreicher und exotischer Ort ist. 55 Cancri e hatte vor einigen Jahren als "Diamantplanet" Schlagzeilen gemacht, da man zunächst angenommen hatte, dass er unter der Oberfläche über eine dicke Schicht aus Diamanten verfügen könnte. Spätere Analysen ergaben, dass dies doch eher unwahrscheinlich ist.

Über ihre aktuellen Beobachtungen berichten die Astronomen in einem Fachartikel, der in der Zeitschrift Astrophysical Journal erscheinen wird.

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siehe auch
55 Cancri e: Transit von der Erde aus beobachtet - 2. Dezember 2014
Super-Erden: Wohl kein Diamantplanet um 55 Cancri - 4. November 2013
55 Cancri e: Super-Erde ein Diamantplanet? - 12. Oktober 2012
Spitzer: Das Infrarotleuchten einer Super-Erde - 9. Mai 2012
Extrasolare Planeten: Fünfter Planet um 55 Cancri entdeckt - 6. November 2007
Extrasolare Planeten: Zwei weitere Planeten von Neptungröße entdeckt - 1. September 2004
Extrasolare Planeten: Fernes Planetensystem ähnelt Sonnensystem - 14. Juni 2002
Ferne Welten - unsere Berichterstattung über die Suche nach extrasolaren Planeten und außerirdischem Leben
Links im WWW
Preprint des Fachartikels bei arXiv.org
spacetelescope.org, Seite der ESA
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