Exo-Neptun mit Wasser in der Atmosphäre

Der Exoplanet HAT-P-11b ist 124 Lichtjahre von uns entfernt und viermal so groß wie die Erde. Dass seine nahezu wolkenlose Atmosphäre Wasserdampf  enthält, zeigen nun Beobachtungen eines internationalen Forscherteams mit den Weltraumteleskopen Hubble und Spitzer. HAT-P-11b ist der bislang kleinste und kühlste Planet bei einem anderem Stern, in dessen Atmosphäre Astronomen Wasser nachweisen konnten. Die Entdeckung bestätige, dass die Entstehung von Planeten bei anderen Sternen ähnlich verlaufen ist wie in unserem Sonnensystem, schreiben die Wissenschaftler im Fachblatt „Nature“.

„Wir haben unsere Vorstellungen über die Planetenentstehung so entwickelt, dass sie zu unserem Sonnensystem passen“, sagt Drake Deming von der University of Maryland in den USA. „Wir wissen bislang nicht, ob die Theorien auch für andere Planetensysteme korrekt sind.“ Deshalb versuchen die Astronomen Informationen über die chemische Zusammensetzung von Planeten bei anderen Sternen zu erhalten. Doch das gelang bislang nur bei Riesenplaneten, die dem solaren Jupiter ähnlich sind.

Die meisten Exoplaneten haben Astronomen mit der Transitmethode aufgespürt. Die Umlaufbahnen dieser Himmelskörper liegen gerade so, dass sie – von der Erde aus gesehen – regelmäßig vor ihrem Stern vorüberziehen. Dabei schwächen sie das Licht des Sterns geringfügig ab, solche periodischen Schwankungen verraten also die Anwesenheit eines Planeten. Während eines Transits geht ein Teil des Sternenlichts durch die Atmosphäre des Planeten hindurch. Je nach ihrer chemischen Zusammensetzung absorbiert die Lufthülle dabei einen Teil der Strahlung bei charakteristischen Wellenlängen. Durch die gezielte Beobachtung in diesen Wellenlängen können die Forscher daher die Bestandteile der Atmosphäre identifizieren.

Während die „Transmissions-Spektroskopie“ bereits bei vielen jupitergroßen Planeten erfolgreich war, hat sie bei neptunähnlichen Planeten bislang keine Ergebnisse geliefert. Insgesamt vier solcher Exo-Neptuns hatten Astronomen bereits auf diese Weise beobachtet ohne auffällige Absorptionen zu finden. Vermutlich besitzen die Planeten eine dichte Wolkendecke, deshalb geht kaum Sternenlicht durch ihre Atmosphären hindurch. Doch bei HAT-P-11b stießen Deming und seine Kollegen nun überraschend auf eine starke Absorption durch Wasserdampf. Das wirft eine neue Frage auf: Warum besitzt dieser Planet – im Gegensatz zu den zuvor untersuchten Exo-Neptuns – keine Wolkendecke? Mit Beobachtungen weiterer Exo-Neptuns wollen die Forscher diese Frage beantworten. Das im Bau befindliche James Webb Space Telescope soll 2018 als Nachfolger des Hubble-Teleskops starten und dazu beitragen, die Atmosphären kleinerer, erdähnlicher Planeten zu untersuchen.