Eine Illustration des glühend heißen Exoplaneten Wasp-76b, der von eisernen Winden heimgesucht wird (Bildnachweis: Tania Cunha (Planetário do Porto – Centro Ciência Viva/Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço))
Lasst die Fingerhupen sinken. „Iron Winds and Metal Rain“ mag ein toller Titel für ein Album einer Heavy-Metal-Band sein, aber er ist auch eine ziemlich genaue Wettervorhersage für einen höllischen Exoplaneten namens WASP-76b. Die Entdeckung von Eisenwinden auf dieser Welt zeigt, wie „fremd“ manche Planeten außerhalb unseres Sonnensystems wirklich sind.
Dieser seltsame und feindselige extrasolare Planet oder „Exoplanet“, der sich etwa 634 Lichtjahre von der Erde entfernt im Sternbild Fische befindet, hat Temperaturen von etwa 2.400 Grad Celsius (4.350 Grad Fahrenheit), heiß genug, um Eisen zu verdampfen und Eisenregen auf die Oberfläche des Planeten zu prasseln.
Diese beängstigenden Temperaturen ergeben sich aus der Nähe von WASP-76b zu seinem Stern, die ihn als „heißen Jupiter“-Planeten klassifiziert. Diese Nähe führt auch dazu, dass der Planet an seinen Stern gebunden ist, was bedeutet, dass eine Seite immer der Sonne zugewandt ist, wodurch er ständig mit Strahlung beschossen wird.
Kürzlich hat ein Team von Wissenschaftlern der Universität Genf (UNIGE) und des Nationalen Forschungsschwerpunkts PlanetS (NCCR PlanetS) das Vorhandensein von Hochgeschwindigkeitswinden entdeckt, die verdampftes Eisen von der permanenten „Tagseite“ des Planeten zu seiner relativ kühleren „Nachtseite“ transportieren, die ständig ins All hinausschaut.
Auf der Nachtseite von WASP-76b kondensiert das Eisen und fällt aufgrund der kühleren Temperaturen auf der permanenten dunklen Seite des Planeten als geschmolzene Metalltröpfchen herunter.
„Dies ist das erste Mal, dass so detaillierte optische Beobachtungen auf der Tagseite dieses Exoplaneten gemacht wurden, die wichtige Daten über seine atmosphärische Struktur liefern“, sagte die Hauptautorin der Studie, Ana Rita Costa Silva, eine Doktorandin am Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, in einer Erklärung. „Unsere Beobachtungen deuten auf das Vorhandensein starker Eisenwinde hin, die wahrscheinlich durch einen heißen Punkt in der Atmosphäre angeheizt werden.“
Nicht mehr Metall als WASP-76b
Silva und Kollegen kamen zu diesem Ergebnis, indem sie das Licht von der Tagseite des Planeten mit dem Echelle-Spektrographen für felsige Exoplaneten und stabile spektroskopische Beobachtungen (ESPRESSO) am Very Large Telescope (VLT) beobachteten.
ESPRESSO ist sowohl für seine Präzision als auch für seine Stabilität bekannt und ermöglichte es dem Team, hochauflösende Spektren von WASP-76b zu sammeln. Diese Spektren enthüllten die Signatur von Eisenatomen, die sich durch die heiße Atmosphäre des Jupiters bewegen. Diese Technik, die als „hochauflösende Emissionsspektroskopie“ bezeichnet wird, hat sich bereits als leistungsfähiges Instrument für die Untersuchung von Exoplanetenatmosphären erwiesen.
„Die Fähigkeit von ESPRESSO, so präzise Messungen durchzuführen, ist von entscheidender Bedeutung“, erklärt Christophe Lovis, UNIGE-Astronom und Mitglied des NCCR PlanetS-Teams. „Diese Präzision ermöglicht es uns, die dynamischen Prozesse in den Atmosphären von Exoplaneten wie WASP-76 b mit einem noch nie dagewesenen Detailgrad zu erforschen.“
Eine Illustration zeigt rotglühenden Eisenregen, der auf WASP-76b fällt (Bildnachweis: ESO/M. Kornmesser)
Seit seiner Entdeckung im Jahr 2013 steht WASP-76b an der Spitze der Erforschung von Exoplaneten. Er ist nie weit von den Schlagzeilen entfernt und verblüfft weiterhin mit seinen gewalttätigen Bedingungen, die einige von uns dankbar machen, in einem vergleichsweise gedämpften Sonnensystem zu leben.
Erst im April dieses Jahres haben Forscher einen regenbogenartigen Effekt in der Atmosphäre des gewalttätigen Planeten beobachtet, der als „Glory“ bezeichnet wird. Dies war das erste Mal, dass Glory, eine regenbogenartige Anordnung bunter, konzentrischer Lichtringe, die nur unter besonderen Bedingungen auftreten, außerhalb des Sonnensystems gesehen wurde.
Dieser Befund und die neue Entdeckung von Eisenwinden zeigen, wie komplex die Atmosphären von Exoplaneten sein können. Insbesondere die neue Entdeckung der Eisenwinde könnte den Wissenschaftlern dabei helfen, 3D-Modelle des Klimas dieses Exoplaneten zu erstellen, die ihnen eines Tages dabei helfen könnten, ähnliche Phänomene auf anderen heißen Jupiterplaneten und auf anderen Arten von Exoplaneten vorherzusagen.
„Die Arbeit an WASP-76 b zeigt uns, wie extrem die atmosphärischen Bedingungen auf ultraheissen Jupitern sein können“, schloss David Ehrenreich, Forscher und Mitglied des NCCR PlanetS-Teams. „Die eingehende Analyse dieses Planetentyps liefert uns wertvolle Informationen für ein besseres Verständnis des Planetenklimas insgesamt.“
Die Forschungsergebnisse des Teams sind in der Zeitschrift Astronomy & Astrophysics veröffentlicht.
