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WASP-121b
Leuchtende Atmosphäre aus Wasserdampf
Redaktion / idw / Pressemitteilung der TU Berlin
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4. August 2017

Die Stratosphäre eines Planeten zeichnet sich dadurch aus, dass in ihr die Temperatur mit zunehmender Höhe ansteigt und nicht etwa absinkt. Nun haben Astronomen eindeutige Hinweise auf eine Stratosphäre um den Planeten WASP-121b gefunden. Erdähnlich ist die Welt um einen rund 900 Lichtjahre entfernten Stern allerdings nicht - ganz im Gegenteil.

WASP-121b

Der Exoplanet WASP-121b in einer künstlerischen Darstellung. Es ist ein "heißer Jupiter", dessen Schillern zeigt, dass er von einer wasserhaltigen Atmosphäre umgeben ist. Er umkreist seinen Stern in so geringem Abstand, dass durch dessen Anziehungskraft eine Ausbuchtung entsteht. Bild: NASA, ESA und G. Bacon (STScI) [Großansicht]

Ein internationales Astronomenteam entdeckte während Beobachtungen mit dem Weltraumteleskop Hubble glühende Wassermoleküle in der Atmosphäre des Exoplaneten WASP-121b und damit den ersten Hinweis auf die Existenz einer Stratosphäre bei einem Exoplaneten. Als Exoplaneten werden Welten bezeichnet, die außerhalb unseres Sonnensystems um einen Fixstern kreisen.

Das Team untersuchte die Stratosphäre des Gas-Giganten WASP-121b spektroskopisch. Die Stratosphäre ist eine atmosphärische Schicht rund um einen Planeten, in der die Temperatur mit zunehmender Höhe ansteigt. Untersucht wurde, wie sich die Helligkeit des Planeten bei verschiedenen Wellenlängen des Lichts verändert. Hintergrund ist das vorhersagbare temperaturabhängige Verhalten von Wasserdampf bei verschiedenen Wellenlängen. Bei niedrigeren Temperaturen blockiert der Wasserdampf das Licht. Steigt die Temperatur allerdings, beginnen die Wassermoleküle zu leuchten.

"Das Phänomen ähnelt den Vorgängen bei einem Feuerwerk", so die Forscher. "Die bunten Farben entstehen durch Licht emittierende Chemikalien. Wenn metallische Substanzen erhitzt und vaporisiert werden, wechseln die Elektronen in einen anderen energetischen Zustand. Je nach Material, emittieren diese Elektronen dann Licht einer bestimmten Wellenlänge, wenn sie Energie verlieren." Beispielsweise produziere Natrium orange-gelbes Licht und Strontium rotes. Auch die Wassermoleküle in der Atmosphäre von WASP-121b strahlen Licht ab, während sie Energie verlieren, allerdings als Infrarotlicht, unsichtbar für das menschliche Auge.

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"Aus theoretischen Modellen wissen wir, das Stratosphären auf eine spezielle Klasse ultraheißer Exoplaneten hinweisen, was wiederum auf wichtige physikalische und chemische Zusammensetzungen der Atmosphäre schließen lässt", erklärt Dr. Tom Evans von der University of Exeter. "Als wir Hubble auf WASP-121b richteten, sahen wir leuchtende Wassermoleküle, woraus wir schließen konnten, dass der Planet eine starke Stratosphäre aufweist."

WASP-121b zieht seine Bahnen um seinen Stern etwa 900 Lichtjahre von der Erde entfernt. Es ist ein Gasriese, der zur Kategorie der "Heißen Jupiter" gehört, ist allerdings größer als der Jupiter in unserem Sonnensystem. Er umkreist seinen Stern in 1,3 Tagen und zwar mit der kleinsten Distanz, die möglich ist, ohne dass er von seinem Stern zerrissen wird. Seine Nähe zu dem Stern beschert ihm allerdings auch atmosphärische Temperaturen von 2500 Grad Celsius, einer Temperatur, die Eisen zum Schmelzen bringt.

Untersuchungen der vergangenen zehn Jahre ließen bereits vermuten, dass einige Exoplaneten Stratosphären aufweisen, doch die jetzt vorgestellten Ergebnisse weisen erstmalig leuchtende Wassermoleküle nach - ein unwiderlegbares Signal für das Vorhandensein einer Stratosphäre bei einem Exoplaneten. Den Forschern standen 800 Beobachtungsstunden mit dem Hubble-Teleskop zur Verfügung.

Die Ergebnisse wurden in der Wissenschaftszeitschrift Nature veröffentlicht.

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WASP-12: Stern verdampft seinen Planeten - 2. April 2013
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Ferne Welten - die astronews.com Berichterstattung über die Suche nach extrasolaren Planeten
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