Bislang bester Blick in die Atmosphäre eines fernen Gasriesen

Der 62 Lichtjahre von uns entfernte Exoplanet HD 189733b ist in dichte Staubwolken gehüllt. Das zeigt die bislang genaueste Untersuchung der Atmosphäre des jupitergroßen Himmelskörpers durch ein internationales Forscherteam. HD 189733b umkreist seinen Zentralstern alle 2,2 Tage auf einer extrem engen Umlaufbahn. Die Existenz von Staub in der Atmosphäre des heißen Planeten erkläre bislang rätselhafter Eigenschaften des Himmelskörpers, so die Astronomen im Fachblatt „Monthly Notices of the Royal Astronomical Society“.

Die Bahn von HD 189733b liegt gerade so, dass der Planet von der Erde aus gesehen regelmäßig vor und hinter seinem Zentralstern vorüberzieht. „Solche Planeten bieten uns die Möglichkeit, erste Einblicke in die Atmosphären von Planeten außerhalb unseres Sonnensystems zu bekommen“, erklären Frédéric Pont von der University of Exeter in Großbritannien und seine Kollegen. Drei Arten von Beobachtungen lassen sich dazu nutzen: Zum einen können Astronomen das Transmissionsspektrum messen. Dies zeigt das durch die Atmosphäre hindurchtretende Sternlicht, wenn der Planet gerade den Rand der Sternenscheibe überquert. Zum anderen lässt sich das an der Atmosphäre reflektierte Licht untersuchen, wenn der Planet hinter dem Stern verschwindet. Zudem eignet sich die sogenannte Phasenkurve, also die Veränderung der Strahlung des Planeten durch den sich im Lauf eines Umlaufs verändernden Blickwinkel von der Erde.

Pont und seine Kollegen haben mit den Weltraumteleskopen Hubble und Spitzer erstmals das Spektrum des Planeten vollständig vom infraroten bis zum ultravioletten Bereich erfasst. „Das kombinierte Spektrum unterscheidet sich stark von den Vorhersagen wolkenloser Modelle für heiße Jupiter“, stellen die Wissenschaftler fest. Die Strahlung des Planeten lasse sich am besten mit einer dicken Schicht aus staubhaltigen Wolken erklären. Bei dem Staub könnte es sich um kondensiertes Titan- oder Vanadiumoxid handeln. “Eine von Staub dominierte Atmosphäre kann außerdem mehrere bislang rätselhafte Eigenschaften des Spektrums und der Phasenkurve erklären“, so Pont und seine Kollegen weiter. Darunter beispielsweise die exakte Lage des heißesten Punktes auf dem Planeten.

Pont und sein Team sehen ihre Arbeit als wichtigen Meilenstein bei der Erforschung von Planetenatmosphären außerhalb des Sonnensystems. Denn sie demonstriere, wie wichtig ein vollständiges Spektrum der Planetenstrahlung sei. Beobachte man nur kleine Ausschnitte des Spektrums und passe diese an Atmosphärenmodelle an, so könne dies völlig in die Irre führen. „Der Beitrag von Dunst und Wolken kann solche Ergebnisse völlig wertlos machen“, so die Wissenschaftler. Das sei insbesondere bei der Suche nach Biomarkern wichtig, also bei dem Versuch, aus dem Vorhandensein bestimmter chemischer Stoffe auf die Existenz von Leben auf einem fernen Exoplaneten zu schließen.