Exoplaneten: Aufklärende Durchsicht
Die Planeten außerhalb des Sonnensystems entziehen sich meist den näheren Blicken der Astronomen - zu weit entfernt kreisen sie um ihre Gestirne. So ließ sich auch das in riesigen Gasplaneten vermutete Wasser lange nicht aufspüren. Nun verdichten sich allerdings die Hinweise.
© ESA / Christophe Carreau (Ausschnitt)
Selbst die Planeten des Sonnensystems stellen Astronomen noch vor wahre Rätsel, obwohl sie im Vergleich zu ihren entfernten Verwandten nur einen Steinwurf weit weg liegen. Dennoch bleibt den Astronomen meist nur das Licht, das von ihrer Oberfläche oder Atmosphäre reflektiert wird, um sie auszuspionieren. Die scheinbar magere Quelle erweist sich aber als ziemlich ergiebig: Zusammensetzung, Temperatur oder sogar die Bewegung der Wolken lassen sich genau auskundschaften.
Auf diese Weise zeigte sich auch, dass Gasriesen wie etwa Jupiter, Uranus oder Saturn viel größere Mengen an Wasser enthalten als relativ felsige Planeten wie die Erde. Sie formten sich in großem Abstand von der Sonne, in Gegenden, in denen die Strahlung nicht so intensiv ist und sich Wasser und andere leichte Moleküle in Form von Eis auf den Planeten ansammeln konnten. Ähnliches erwarten Wissenschaftler auch für extrasolare Gasriesen, die vermutlich in vergleichbaren Umständen entstanden. Nur leider sind die Exoplaneten von der Erde aus betrachtet so dunkel, dass eine direkte Beobachtung nicht ist.
Zur Freude der Astronomen laufen einige von ihnen vor ihrer Sonne entlang, die den Planeten von hinten beleuchtet und so einen Blick in ihre Atmosphäre ermöglicht. Auch der etwa 63 Lichtjahre entfernte Gasriese HD 189733b gehört zu diesen Transitplaneten. Er ist etwas größer als Jupiter, doch der Abstand zu seinem Stern ist mehr als dreißig Mal kleiner als der von Erde und Sonne. Auf der Oberfläche des Planeten herrschen daher extrem hohe Temperaturen: Fast tausend Grad Celsius auf der von sonnenbeschienenen Seite, die immer der Sonne zugewandt ist. Auf der Nachtseite sind es immerhin noch 650 Grad Celsius.
Giovanna Tinetti vom University College London und ihr Team wollten nun wissen, welche Wellenlängen des Sternlichts von der heißen Hülle des Planeten absorbiert werden. Mit dem Weltraumteleskop Spitzer fingen sie das bei einem Transit durch die Atmosphäre von HD 189733b tretende infrarote Licht bei drei unterschiedlichen Wellenlängen ein. Dessen Intensität verglichen sie mit Modellspektren, die eine halbe Milliarde Absorptionslinien von Wassermolekülen enthielten und fahndeten nach den passenden Fingerabdrücken.
In denjenigen Wellenlängen, die von Wasser absorbiert werden, erschien der Planet tatsächlich größer. Das zeigte Tinetti und ihren Kollegen, dass Wasserdampf in der Atmosphäre vorhanden sein muss und das Sternlicht abfängt. Das beobachtete Signal war sogar fast viermal so groß wie von den aktuellen Modellen vorhergesagt. Das müsse allerdings nicht zwingend bedeuten, dass viel mehr Wasser in der Atmosphäre ist, meinen die Wissenschaftler – auch die bislang unerreichte Anzahl von einbezogenen Absorptionslinien in das Modell, könnte der Grund sein.
Merkwürdigerweise widerspricht der jetzige Wasserfund den Resultaten einer vorhergehenden Studie, die das von der Tagseite reflektierte Licht des Planeten analysierte – damals ließen sich keine Hinweise auf Wasser im Spektrum finden. Aber auch dafür haben die Wissenschaftler eine Erklärung parat: Die dort verwendete Methode erfordere deutliche Temperaturunterschiede in den reflektierenden Gasschichten, damit die Signatur der absorbierenden Moleküle im Spektrum sichtbar wird. Starke Winde in der Atmosphäre könnten die Wärme allerdings in den verschiedenen Höhen verteilt haben und so wären die Absorptionslinien sozusagen ausgewaschen worden.
Anders bei dem jetzt untersuchten Licht, das nicht am Planeten reflektierte, sondern direkt vom viel heißeren Stern stammt und dann durch die äußeren Schichten der Atmosphäre drang. Auf diese Weise bleiben die Absorptionslinien im Spektrum erhalten. Und trotzdem scheint Tinetti noch nicht zufrieden: Sie schwärmt davon, Wasser auf einem erdähnlichen Planeten zu finden – dem Heiligen Gral eines jeden Planetenjägers.
Auf diese Weise zeigte sich auch, dass Gasriesen wie etwa Jupiter, Uranus oder Saturn viel größere Mengen an Wasser enthalten als relativ felsige Planeten wie die Erde. Sie formten sich in großem Abstand von der Sonne, in Gegenden, in denen die Strahlung nicht so intensiv ist und sich Wasser und andere leichte Moleküle in Form von Eis auf den Planeten ansammeln konnten. Ähnliches erwarten Wissenschaftler auch für extrasolare Gasriesen, die vermutlich in vergleichbaren Umständen entstanden. Nur leider sind die Exoplaneten von der Erde aus betrachtet so dunkel, dass eine direkte Beobachtung nicht ist.
Zur Freude der Astronomen laufen einige von ihnen vor ihrer Sonne entlang, die den Planeten von hinten beleuchtet und so einen Blick in ihre Atmosphäre ermöglicht. Auch der etwa 63 Lichtjahre entfernte Gasriese HD 189733b gehört zu diesen Transitplaneten. Er ist etwas größer als Jupiter, doch der Abstand zu seinem Stern ist mehr als dreißig Mal kleiner als der von Erde und Sonne. Auf der Oberfläche des Planeten herrschen daher extrem hohe Temperaturen: Fast tausend Grad Celsius auf der von sonnenbeschienenen Seite, die immer der Sonne zugewandt ist. Auf der Nachtseite sind es immerhin noch 650 Grad Celsius.
Giovanna Tinetti vom University College London und ihr Team wollten nun wissen, welche Wellenlängen des Sternlichts von der heißen Hülle des Planeten absorbiert werden. Mit dem Weltraumteleskop Spitzer fingen sie das bei einem Transit durch die Atmosphäre von HD 189733b tretende infrarote Licht bei drei unterschiedlichen Wellenlängen ein. Dessen Intensität verglichen sie mit Modellspektren, die eine halbe Milliarde Absorptionslinien von Wassermolekülen enthielten und fahndeten nach den passenden Fingerabdrücken.
In denjenigen Wellenlängen, die von Wasser absorbiert werden, erschien der Planet tatsächlich größer. Das zeigte Tinetti und ihren Kollegen, dass Wasserdampf in der Atmosphäre vorhanden sein muss und das Sternlicht abfängt. Das beobachtete Signal war sogar fast viermal so groß wie von den aktuellen Modellen vorhergesagt. Das müsse allerdings nicht zwingend bedeuten, dass viel mehr Wasser in der Atmosphäre ist, meinen die Wissenschaftler – auch die bislang unerreichte Anzahl von einbezogenen Absorptionslinien in das Modell, könnte der Grund sein.
Merkwürdigerweise widerspricht der jetzige Wasserfund den Resultaten einer vorhergehenden Studie, die das von der Tagseite reflektierte Licht des Planeten analysierte – damals ließen sich keine Hinweise auf Wasser im Spektrum finden. Aber auch dafür haben die Wissenschaftler eine Erklärung parat: Die dort verwendete Methode erfordere deutliche Temperaturunterschiede in den reflektierenden Gasschichten, damit die Signatur der absorbierenden Moleküle im Spektrum sichtbar wird. Starke Winde in der Atmosphäre könnten die Wärme allerdings in den verschiedenen Höhen verteilt haben und so wären die Absorptionslinien sozusagen ausgewaschen worden.
Anders bei dem jetzt untersuchten Licht, das nicht am Planeten reflektierte, sondern direkt vom viel heißeren Stern stammt und dann durch die äußeren Schichten der Atmosphäre drang. Auf diese Weise bleiben die Absorptionslinien im Spektrum erhalten. Und trotzdem scheint Tinetti noch nicht zufrieden: Sie schwärmt davon, Wasser auf einem erdähnlichen Planeten zu finden – dem Heiligen Gral eines jeden Planetenjägers.
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