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HUBBLE
Die Rotation eines Super-Jupiter
von Stefan Deiters
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19. Februar 2016

Astronomen haben mithilfe des Weltraumteleskops Hubble die Rotation eines riesigen extrasolaren Planeten direkt gemessen. Bei der fernen Welt handelt es sich um 2M1207 b, der 170 Lichtjahre von der Erde entfernt einen Braunen Zwerg umkreist. Der Planet war die erste ferne Welt überhaupt, die man direkt beobachtet hatte.

2M1207

So stellt sich ein Künstler den "Super-Jupiter" vor, der um den Braunen Zwerg 2M1207 (im Hintergrund) kreist. Bild: NASA, ESA und G. Bacon / STScI   [Großansicht]

Mithilfe des Weltraumteleskops Hubble ist es Astronomen gelungen, die Rotation eines extrasolaren Gasplaneten direkt zu messen. Das Rotationsverhalten der fernen Welt leiteten die Wissenschaftler aus den erkennbaren Helligkeitsschwankungen ab. "Das Ergebnis ist schon sehr faszinierend", meint Daniel Apai von der University of Arizona in Tuscon, der die Beobachtungen leitete. "Es liefert uns die einzigartige Möglichkeit, mehr über die Atmosphären von extrasolaren Planeten und ihre Rotation zu erfahren."

Der von Hubble ins Visier genommene Planet 2M1207 b ist für die Astronomen kein Unbekannter: Er war die erste ferne Welt, die man direkt beobachten konnte.(astronews.com berichtete). 2M1207 hat die vierfache Masse des Gasriesen Jupiter und ist damit praktisch ein "Super-Jupiter". Er umrundet einen Braunen Zwerg, also einen Stern, der nicht über ausreichend Masse verfügt, um die nuklearen Fusionsprozesse in seinem Inneren dauerhaft zu zünden. Das System befindet sich rund 170 Lichtjahre von der Erde entfernt.

Dank der Abbildungsqualität von Hubble gelang es den Astronomen, die Veränderungen der Helligkeit des Planeten, die durch dessen Drehung um die eigene Achse entstehen, präzise zu vermessen. Diese Schwankungen führen die Astronomen auf komplexe Wolkenstrukturen in der Atmosphäre des Planeten zurück.

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Erstmals hatten die Forscher den Planeten mit Hubble vor zehn Jahren beobachtet und dabei festgestellt, dass er eine äußerst eigentümliche Atmosphäre aufweisen könnte: Wegen der hohen Temperatur dürfte es dort Wolken aus verdampftem Silikatgestein geben, aus dem winzige Partikel hinabregnen. In tieferen Atmosphärenschichten könnten sich sogar Eisentropfen bilden, die weiter im Inneren wieder verdampfen. "In größeren Höhen regnet es Glas, in tieferen Regionen Eisen", so Teammitglied Yifan Zhou von der University of Arizona. "Die Temperaturen in der Atmosphäre liegen zwischen 1.200 und 1420 Grad Celsius."

2M1207 b ist damit so heiß, dass er am hellsten im infraroten Wellenlängenbereich erscheint. Und genau diese Strahlung haben die Astronomen mit der Wide Field Camera 3 von Hubble beobachtet, um die Wolkenbedeckung des Planeten zu untersuchen und seine Rotation zu messen.

Die hohe Temperatur dieses "Super-Jupiter" ist auf sein geringes Alter zurückzuführen: Er ist erst rund zehn Millionen Jahre alt. Die Erde und die anderen Planeten des Sonnensystems sind rund 4,5 Milliarden Jahre alt. Auch 2M1207 b wird sich im Laufe der kommenden Milliarden Jahre noch abkühlen. Die Eisen- und Silikatwolken sollten sich dadurch in immer tiefere Schichten der Atmosphäre verlagern und schließlich überhaupt nicht mehr sichtbar sein.

Zhou und seine Kollegen haben ermittelt, dass sich der Planet ungefähr alle zehn Stunden einmal um die eigene Achse dreht. Er rotiert damit ungefähr genauso schnell, wie der Jupiter in unserem Sonnensystem. 2M1207, der Zentralstern des Super-Jupiter, ist nur fünf bis sieben Mal massereicher als sein Planet. Zum Vergleich: Die Sonne ist etwa 1.000-mal massereicher als Jupiter, der größte Planet in unserem Sonnensystem.

"Das ist ein deutlicher Hinweis darauf, dass das untersuchte 2M1207-System anders entstanden sein muss als unser Sonnensystem", erklärt Zhou. So haben sich die Planeten in unserem Sonnensystem alle in einer Scheibe um die junge Sonne durch Akkretion gebildet. 2M1207 b und sein "Zentralstern" hingegen könnten durch einen gravitativen Kollaps in zwei getrennten Scheiben entstanden sein.

Der Hubble-Nachfolger, das James Web Space Telescope, sollte in der Lage sein, noch deutlich detaillierte Beobachtungen der Atmosphäre zu machen und auch Informationen über deren Zusammensetzung zu liefern. Über ihre Beobachtungen berichten die Astronomen in einem Fachartikel, der in der Zeitschrift The Astrophysical Journal erschienen ist.

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siehe auch
2M1207: Astronomen bestätigen erstes Exoplaneten-Bild - 2. Mai 2005
Extrasolare Planeten: Erstes Foto eines extrasolaren Planeten? - 13. September 2004
Ferne Welten - unsere Berichterstattung über die Suche nach extrasolaren Planeten und außerirdischem Leben
Links im WWW
Preprint des Fachartikels bei arXiv.org
HubbleSite, Seite des StScI
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