Rätsel um Heiße Jupiter gelöst

Die Atmosphären großer Gasplaneten auf engen Umlaufbahnen um ihre Sterne scheinen viel weniger Wasser zu enthalten als von Astronomen erwartet. Genaue Beobachtungen von zehn sogenannten Heißen Jupitern mit den Weltraumteleskopen Hubble und Spitzer durch ein internationales Forscherteam zeigen nun, warum das so ist: Dichte Wolken verbergen das Wasser vor den Blicken der Astronomen. Es sei daher unwahrscheinlich, dass das Wasser – wie bislang vermutet – während der Planetenentstehung verloren gegangen sei, so die Wissenschaftler im Fachblatt „Nature“.

„Die Atmosphären dieser Planeten sind erheblich vielfältiger, als wir es erwartet hatten“, erläutert David Sing von der University of Exeter in Großbritannien. Die Himmelsforscher gingen bislang davon aus, dass Heiße Jupiter – wie Jupiter in unserem Sonnensystem – in dichte Wolken eingehüllt sind. Deshalb stellte es die Forscher vor ein Rätsel, dass einige dieser Exoplaneten viel, andere aber nur sehr wenig Wasser in ihrer Atmosphäre zeigen. Letztere müssten, so folgerten sie, das Wasser durch einen unbekannten Prozess in ihrer frühen Entwicklung verloren haben.

Sing und seine Kollegen haben nun erstmals systematisch die Atmosphären von Heißen Jupitern untersucht. Dazu beobachtete das Team zehn der Planeten, die auf ihrer Umlaufbahn von der Erde aus gesehen vor ihrem Stern vorüberziehen. Bei einem solchen Transit geht ein Teil des Sternenlichts durch die Atmosphäre hindurch und erlaubt es so, den Wassergehalt zu bestimmen. Das Team machte sich zudem einen zweiten Effekt zunutze: Die Forscher beobachteten die Transits sowohl mit dem Hubble-Teleskop im optischen, also auch mit dem Spitzer-Teleskop im infraroten Bereich.

Im optischen Licht erscheint ein stark bewölkter Planet größer, da die Wolken das Licht absorbieren. Infrarote Strahlung dagegen geht durch die Wolken hindurch. Ein Vergleich der im optischen und infraroten Bereich gemessenen Größe eines Planeten erlaubt es den Forschern also, auf seine Bewölkung zu schließen. Es zeigte sich, dass Heiße Jupiter mit einem scheinbar verringerten Wasseranteil stark bewölkt sind, während Planeten mit geringer Bewölkung einen normal hohen Anteil an Wasser zeigen. Es ist also kein unbekannter Effekt mehr nötig, um das Fehlen des Wassers zu erklären – es wird lediglich durch die Wolken verborgen.