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HUBBLE UND SPITZER
Die Atmosphäre eines besonderen Exoplaneten
von Stefan Deiters
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8. Juli 2019

Den beiden Weltraumteleskopen Hubble und Spitzer ist es gelungen, Daten für eine detaillierte Analyse der Atmosphäre eines extrasolaren Planeten zu liefern, dessen Masse zwischen der unserer Erde und der des Neptun liegt. Einen solchen Planeten gibt es in unserem Sonnensystem nicht. Die Zusammensetzung der Atmosphäre der fernen Welt hat die Forscher überrascht.

Gliese 3470 b

So könnte Gliese 3470 b aussehen: Über einem Gesteinskern befindet sich eine dicke Atmosphäre aus Wasserstoff und Helium (oben). Entstanden ist der Planet vermutlich ganz in der Nähe seines Sterns, innerhalb der sogenannten Eislinie (unten) in der protoplanetaren Scheibe. Bild: NASA, ESA und L. Hustak (STScI)  [Großansicht]

Ziel der Beobachtungen war der Planet Gliese 3470 b und sein Stern Gliese 3470, der rund 100 Lichtjahre von der Erde entfernt im Sternbild Krebs liegt. Mit der etwa 12,6-fachen Masse der Erde ist der Planet deutlich "leichter" als Neptun (mit über 17 Erdmassen), aber auch erheblich "schwerer" als unsere Heimatwelt. In den letzten Jahren wurden zahlreiche Planeten mit ähnlichen Eigenschaften um andere Sonnen entdeckt, in unserem Sonnensystem gibt es allerdings keinen vergleichbaren Planeten. So war es bislang auch schwierig, mehr über die chemische Zusammensetzung dieser Welten zu erfahren.

Gliese 3470 b tut den Astronomen allerdings den Gefallen, dass er regelmäßig vor seinem Zentralstern vorüberzieht und auch hinter diesem verschwindet. Die Weltraumteleskope Hubble und Spitzer haben 12 solcher Transits vor dem Stern und 20 Mal sein Verschwinden hinter dem Stern verfolgt. Dabei wurde die Absorption des Sternenlichts beim Vorüberziehen und auch das Fehlen des reflektierten Lichts vom Planeten während des Verschwindens hinter dem Stern sorgfältig registriert und ausgewertet.

"Es ist das erste Mal, dass wir die spektrale Signatur einer solchen Welt vorliegen haben", freut sich Björn Benneke von der Universität im kanadischen Montreal. "Es ist eine wichtige Entdeckung aus der Sicht der Forschung über die Entstehung von Planeten. Der Planet umkreist seine Sonne in nur sehr geringem Abstand, ist deutlich masseärmer als Jupiter und konnte dennoch eine gewaltige Atmosphäre aus Wasserstoff und Helium ansammeln, die kaum von schweren Elementen 'verschmutzt' ist." Wie man eine solche Welt nun nennen soll, weiß der Wissenschaftler nicht - Supererde oder Subneptun oder vielleicht doch ganz anders?

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"Wir hatten eigentlich eine Atmosphäre erwartet, die mit schweren Elementen wie Sauerstoff und Kohlenstoff angereichert ist, woraus dann Wasserdampf oder Methan entstehen kann, wie es etwa bei Neptun der Fall ist", so Benneke. "Stattdessen haben wir eine Atmosphäre vorgefunden, die kaum schwere Elemente enthält und in ihrer Zusammensetzung unserer Sonne ähnelt."

In extrasolaren Planetensystemen wurden bereits zahlreiche jupiterähnliche Planeten entdeckt, die ihren Stern in nur geringem Abstand umkreisen und daher "heiße Jupiter" genannt werden. Sie dürften in größerer Entfernung von ihrer Sonne entstanden und dann im Laufe der Zeit in die Nähe ihres Zentralsterns gewandert sein. Der Planet um Gliese 3470 scheint hingegen genau dort entstanden zu sein, wo wir ihn heute sehen können.

Eventuell hat er sich also tatsächlich gefährlich nah an seiner Sonne gebildet. Zunächst entstand ein Gesteinskern, der dann sehr schnell Wasserstoff aus der protoplanetaren Scheibe angezogen hat, die den jungen Stern umgab. "Wir haben es hier mit einem Objekt zu tun, das in der Lage war, Wasserstoff aus der protoplanetaren Scheibe aufzusammeln, aber trotzdem nicht zum Jupiter geworden ist", so Benneke. Ein Grund dafür könnte sein, dass sich die Scheibe aufgelöst hat, bevor es dazu kommen konnte.

Mit neuen Instrumenten, etwa an Bord des Hubble-Nachfolgers James Webb, sollte es möglich sein, bald noch mehr über die Atmosphäre von GJ 3470 b zu erfahren. Über ihre Beobachtungen berichten die Forscher in einem Artikel, der in der Zeitschrift Nature Astronomy erschienen ist.

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siehe auch
Extrasolare Planeten: Ferne Atmosphären schnell berechnet - 4. August 2016
Extrasolare Planeten: Die Atmosphäre einer Supererde  - 17. Februar 2016
Spitzer & Hubble: Exoplanet mit organischen Molekülen - 21. Oktober 2009
Ferne Welten bei astronews.com
Links im WWW
Preprint des Fachartikels bei arXiv.org
Infrarot-Weltraumteleskop Spitzer, Seiten der NASA
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