Warmer Neptun mit ursprünglicher Atmosphäre

Die Erforschung von Planeten in anderen Sonnensystemen schreitet mit großen Schritten voran. Erstmals gelang einem internationalen Forscherteam jetzt der Blick in die Atmosphäre eines Warmen Neptuns – eines neptungroßen Planeten, der allerdings auf einer engeren Bahn um seinen Zentralstern kreist als der Eisplanet um unsere Sonne. Der 430 Lichtjahre entfernte Exoplanet besitzt eine weitgehend wolkenlose Atmosphäre, die hauptsächlich aus Wasserstoff und Helium besteht. Daraus lasse sich schließen, so die Wissenschaftler im Fachblatt „Science“, dass der Planet viel näher an seinem Stern entstanden ist als der Neptun in unserem Sonnensystem.

„Neptungroße Planeten zählen zu den häufigsten Planeten bei anderen Sternen“, erläutern Hannah Wakeford vom Goddard Space Flight Center der US-Raumfahrtbehörde NASA und ihre Kollegen. „Sie besitzen jedoch zumeist Umlaufbahnen, die sich erheblich von jener Neptuns in unserem Sonnensystem unterscheiden.“ So umrundet der von Wakeford und ihren Kollegen untersuchte Planet HAT-P-26 b seinen Zentralstern – der etwas kleiner ist als unsere Sonne – alle 4,2 Tage in einer Entfernung, die einem Zwanzigstel des Abstands zwischen Erde und Sonne entspricht. Zum Glück für die Astronomen liegt seine Umlaufbahn dabei so, dass er von der Erde aus gesehen regelmäßig vor seinem Stern vorüberzieht. Bei diesen „Transits“ verringert der Planet nicht nur geringfügig die Helligkeit des Sterns, ein Teil des Sternenlichts dringt dabei auch durch seine Atmosphäre. Auf diese Weise hinterlässt die Atmosphäre charakteristische Spuren in Form von Absorptionslinien im gemessenen Spektrum des Sternenlichts, aus denen die Forscher dann Rückschlüsse auf die Zusammensetzung der Atmosphäre ziehen können.

Wakeford und ihre Kollegen beobachteten vier Transits mit dem Weltraumteleskop Hubble und einen weiteren Transit mit dem Weltraumteleskop Spitzer. Die Forscher stießen in den kombinierten Daten auf starke Absorptionslinien von Wasserdampf. Aus den Beobachtungen schließt das Team auf eine nahezu wolkenlose Atmosphäre, die hauptsächlich aus Wasserstoff und Helium besteht. Zudem erlaubt die gemessene Menge an Wasserdampf in der Atmosphäre auch Rückschlüsse auf die Häufigkeit von Elementen, die schwerer als Helium sind. Und hier stießen Wakeford und ihre Kollegen auf eine Überraschung: Schwere Elemente sind in der Atmosphäre von HAT-P-26 b demnach nur etwa fünfmal häufiger als in unserer Sonne. Bei Neptun in unserem Sonnensystem sind schwere Elemente dagegen etwa hundertmal häufiger als in der Sonne.

Das deute dem Team zufolge darauf hin, dass sich die Entwicklungsgeschichte des Exoplaneten völlig von der unseres Neptuns unterscheidet. Die Atmosphäre von HAT-P-26 b ist vermutlich nahezu ursprünglich, entspricht also noch sehr stark der Zusammensetzung der Gaswolke, aus der sich der Planet bildete. Im Gegensatz dazu wurde die Atmosphäre unseres Neptuns im Lauf der Zeit durch den Zustrom weiterer kleiner Himmelskörper verunreinigt. Der Planet HAT-P-26 b sei daher vermutlich sehr nahe an seinem Stern entstanden, so die Forscher, und nicht erst später aus weiter entfernten Regionen dorthin gewandert.