Gasriese mit Heliumschweif

Die energiereiche Strahlung von Sternen entreißt Atmosphären naher Planeten erhebliche Mengen an Helium. Das haben Astronomen nun erstmals beobachtet. Der Verlust von Helium und anderen Gasen könnte ganz entscheidend beeinflussen, wie sich Exoplaneten mit engen Umlaufbahnen entwickeln: Womöglich werden heiße Gasriesen beispielsweise schließlich zu Gesteinsplaneten ähnlich der Erde, schreiben die Wissenschaftler im Fachblatt „Science“.

Lisa Nortmann vom Astrophysikalischen Institut der Kanaren auf Teneriffa und ihre Kollegen beobachteten den 160 Lichtjahre von uns entfernten Stern WASP-69, der von einem saturngroßen Planeten umkreist wird. Auf seiner engen Umlaufbahn zieht der Planet von der Erde aus gesehen regelmäßig vor dem Stern vorüber und schwächt dessen Helligkeit etwas ab. „Wir beobachteten eine längere Abschwächung des Sternenlichts in einem Spektralbereich, in dem Helium das Licht absorbiert“, berichtet Nortmann. „Damit konnten wir zeigen, dass der Planet einen Schweif aus Helium besitzt.“

Bei ähnlichen Beobachtungen stießen Wissenschaftler um Romain Allart von der Universität Genf bei einem neptungroßen Planeten in einer Umlaufbahn um den 120 Lichtjahre entfernten Stern HAT-P-11 auf eine stark aufgeblähte Atmosphäre aus Helium – allerdings ohne Schweif. Auch bei einem jupitergroßen Planet um den 63 Lichtjahre entfernten Stern HD 189733 stellten Nortmann und ihr Team eine aufgeblähte Atmosphäre fest. Zu ihrem Erstaunen konnten die Forscher jedoch bei drei weiteren heißen Planeten keine ausgedehnte Atmosphäre aus Helium nachweisen.

Daraufhin beobachteten die Astronomen die Sterne all dieser Planeten mit dem Weltraumobservatorium XMM-Newton der ESA. XMM-Newton ist besonders gut geeignet, um Strahlung im hochenergetischen Ultraviolett- und Röntgenbereich zu untersuchen. Wie sich zeigte, führen vor allem Sterne mit einer besonders intensiven Strahlung in diesem Bereich bei nahen Planeten zu aufgeblähten Atmosphären aus Helium – und damit auch zu einem langsamen Verlust von Helium sowie anderen Gasen, die ins Weltall abströmen.

„Unsere Beobachtungen belegen, dass Helium ein sehr gutes Maß für die atmosphärischen Verluste bei Exoplaneten ist“, betont Michael Salz von der Universität Hamburg, einer der beteiligten Forscher. Der Nachweis des abströmenden Heliums bei möglichst vielen ähnlichen Planeten erlaubt daher möglicherweise neue Einblicke in die Entwicklung solcher Himmelskörper.

Die Forscher vermuten, dass die intensive Strahlung den Planeten auf engen Umlaufbahnen die ausgedehnten Atmosphären schließlich völlig entreißen kann. Zurück blieben dann nur die felsigen Kerne der ursprünglichen Gasplaneten – also kleine Gesteinsplaneten ähnlich der terrestrischen Planeten in unserem Sonnensystem.