Dieses Künstlerkonzept zeigt, wie der Exoplanet WASP-107 b aussehen könnte, wenn man die jüngsten Daten des James Webb-Weltraumteleskops der NASA mit früheren Beobachtungen von Hubble und anderen weltraum- und bodengestützten Teleskopen kombiniert (Bildnachweis: NASA, ESA, CSA, R. Crawford (STScI))
Ein überraschend geringes Methanvorkommen könnte erklären, wie ein Planet um einen nahen Stern seltsam aufgeblasen wurde, so neue Beobachtungen des James Webb Space Telescope (JWST)(. Der Befund zeigt, dass sich Planetenatmosphären zu bemerkenswerten Mengen aufblähen können, ohne dass esoterische Theorien zur Planetenentstehung angewandt werden müssen, sagen Astronomen.
„Die Webb-Daten sagen uns, dass Planeten wie WASP-107 b nicht auf eine seltsame Art und Weise mit einem superkleinen Kern und einer riesigen gashaltigen Hülle entstanden sein müssen“, sagte Michael Line, ein Experte für extrasolare Planeten an der Arizona State University, in einer Erklärung. „Stattdessen können wir etwas nehmen, das eher dem Neptun ähnelt, mit viel Gestein und nicht so viel Gas, einfach die Temperatur erhöhen und es so aussehen lassen, wie es aussieht.“
Der 2017 vom Wide Angle Search for Planets (WASP)-Konsortium entdeckte WASP-107 b, der sich etwa 200 Lichtjahre von der Erde entfernt im Sternbild Jungfrau befindet, gehört zu den leichtesten der mehr als 5.000 bisher gefundenen Exoplaneten. Obwohl er fast so groß ist wie Jupiter, wiegt WASP-107 b nur 12 % der Masse des Gasriesen, was nur 30 Erden entspricht. Zum Vergleich: Eine Jupitermasse entspricht etwa 318 Erdmassen. Dieser Planet ist so aufgeblasen, dass seine Dichte mit der eines in der Mikrowelle gebratenen Marshmallows verglichen werden kann.
Aufgrund früherer Beobachtungen von Größe, Masse und Alter von WASP-107 b vermuteten die Astronomen, dass der Planet einen kleinen, felsigen Kern hat, der von einem reichen Reservoir an Wasserstoff- und Heliumgasen umgeben ist. Ein solches Szenario konnte jedoch die bemerkenswert aufgeblähte Kugel nicht vollständig erklären, die trotz der Tatsache, dass sie ihren Stern in einem Siebtel der Entfernung zwischen Merkur und unserer Sonne umkreist, nicht genug Energie von ihrem Stern erhält, um ihre baumwollartige Dichte zu erklären. Sollte der Planetenkern tatsächlich mehr Masse enthalten als erwartet, wäre die Atmosphäre mit der Abkühlung des Planeten im Laufe der Zeit geschrumpft, was bedeuten würde, dass er kleiner ausgefallen wäre als beobachtet.
Jetzt haben zwei unabhängige Astronomenteams anhand der Daten des JWST – in Kombination mit früheren Beobachtungen des Hubble-Weltraumteleskops – das Rätsel möglicherweise gelöst. Kurz gesagt, sie entdeckten, dass der Methangehalt in der Atmosphäre des Planeten nur ein Tausendstel dessen beträgt, was man für diese Welt erwarten würde. Da Methan bei hohen Temperaturen instabil ist, sagen die Astronomen, dass die überraschend geringe Menge ein Beweis dafür ist, dass sich das Gas aus der Tiefe des Planeten „stark mit kühleren Schichten weiter oben vermischt“, so David Sing von der Johns Hopkins University (JHU) in Maryland, der eine der beiden neuen Studien leitete, in der Erklärung. „Die Tatsache, dass wir so wenig gefunden haben, obwohl wir andere kohlenstoffhaltige Moleküle entdeckt haben, sagt uns, dass das Innere des Planeten wesentlich heißer sein muss, als wir dachten.“
Die zusätzliche Wärme kommt wahrscheinlich daher, dass WASP-107 b seinen Stern alle 5,7 Tage auf einer Bahn umkreist, die keine perfekte Kreisbahn ist, sagen die Forscher. Die konstante Anziehungskraft des Sterns auf WASP-107 b, dessen Abstand zu seinem Stern ständig variiert, dehnt und zieht das Profil des Planeten zusammen und heizt ihn dadurch auf. Auf der Erde sorgt eine ähnliche Kraft des Mondes für Ebbe und Flut.
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Mit der Übermittlung Ihrer Daten erklären Sie sich mit den Allgemeinen Geschäftsbedingungen und der Datenschutzrichtlinie einverstanden und sind mindestens 16 Jahre alt.Der heiße Kern des Planeten in Verbindung mit der Gezeitenerwärmung durch seinen Stern verändert auch die Chemie der Gase im Inneren des Planeten, sagte Zafar Rustamkulov, Doktorand an der JHU und Mitautor einer der beiden neuen Studien, in einer Erklärung der Universität. „Wir glauben, dass diese Hitze die Chemie der Gase verändert, insbesondere Methan zerstört und erhöhte Mengen an Kohlendioxid und Kohlenmonoxid erzeugt.“
Im Jahr 2020 entdeckte ein Team von Astronomen, darunter auch Sing, Helium in der Atmosphäre von WASP-107 b. Dies war das erste Mal, dass dieses Gas auf einem Exoplaneten gesichtet wurde. Das Element, das 2018 versuchsweise auf dem Planeten entdeckt wurde, bevor seine Existenz zwei Jahre später bestätigt wurde, erstreckte sich als dünne Wolke weit ins All hinaus. Da die Atmosphäre dieses Planeten so weit entfernt ist, sagen die Astronomen, dass die ultraviolette Strahlung des Sterns von WASP-107 b der Welt langsam die Luft entzieht – etwa 0,1 % bis 4 % der atmosphärischen Masse alle Milliarden Jahre, um genau zu sein, was zu einem kometenähnlichen Schweif hinter der Kugel führt.
Dank der äußerst luftigen Beschaffenheit des Planeten können die Astronomen etwa 50 Mal tiefer in seine Atmosphäre blicken als bei einem Planeten wie Jupiter. Letztes Jahr haben JWST-Beobachtungen der Atmosphäre von WASP-107 b beispielsweise gezeigt, dass es auf dem Planeten Sand regnet.
Diese Forschung wird in zwei Studien beschrieben, die am Montag (20. Mai) in der Zeitschrift Nature veröffentlicht wurden.
