Eine Illustration des Dampf-Exoplaneten GJ 9827 d, wie er vom James Webb-Weltraumteleskop gesehen wurde (Bildnachweis: Robert Lea (erstellt mit Canva))
Ein nahe gelegener außerirdischer Planet ist der erste seiner Art, wie neue Beobachtungen des James Webb Space Telescope (JWST) zeigen.
Der etwa 100 Lichtjahre von der Erde entfernte Exoplanet ist in eine dicke Hülle aus Dampf gehüllt. Diese Welt mit der Bezeichnung GJ 9827 d ist etwa doppelt so groß wie die Erde, dreimal so massiv wie unser Planet und besitzt eine Atmosphäre, die fast ausschließlich aus Wasserdampf besteht.
„Dies ist das erste Mal, dass wir so etwas sehen“, sagte das Teammitglied und ehemaliger Student der University of Michigan, Eshan Raul, der jetzt an der University of Wisconsin-Madison studiert, in einer Erklärung. „Der Planet scheint größtenteils aus heißem Wasserdampf zu bestehen, was ihn zu etwas macht, das wir eine ‚Dampfwelt‘ nennen. Um es klar zu sagen: Dieser Planet ist zumindest für die Arten von Leben, die wir auf der Erde kennen, nicht geeignet.“
Stronomen spekulieren seit langem, dass „Dampfwelten“ wie GJ 9827 d existieren könnten, aber dies ist das erste Mal, dass ein solcher Exoplanet beobachtet wurde.
Wie Raul betont, ist es unwahrscheinlich, dass dieser Planet Leben beherbergt, zumindest so, wie wir es verstehen, aber er könnte den Astronomen helfen, andere kleine Exoplaneten zwischen der Größe der Erde und des Neptun zu untersuchen, die bewohnbar sind.
Ich sehe durch dich hindurch!
Das Studienteam unter der Leitung von Caroline Piaulet-Ghorayeb vom Trottier-Institut für die Erforschung von Exoplaneten an der Universität Montréal entdeckte die dampfende Natur von GJ 9827 d mithilfe einer Technik namens „Transmissionsspektroskopie“: Die Transmissionsspektroskopie basiert auf der Tatsache, dass Elemente und die Chemikalien, aus denen sie bestehen, Licht in charakteristischen elektromagnetischen Wellenlängen absorbieren und emittieren. Wenn das Licht eines Sterns durch die Atmosphäre eines Planeten scheint, absorbieren die Elemente in dieser Atmosphäre bestimmte Wellenlängen und hinterlassen „Lücken“ im Lichtspektrum. Diese Lücken sind die „Fingerabdrücke“ bestimmter Elemente und Moleküle in dieser Atmosphäre.
Die meisten Exoplaneten, die Astronomen mit dieser Methode untersucht haben, besaßen bisher Atmosphären, die von den beiden leichtesten und häufigsten Elementen des Universums, Wasserstoff und Helium, dominiert wurden. Dies ähnelt den Atmosphären der Gasriesen Jupiter und Saturn im Sonnensystem, unterscheidet sich aber deutlich von der komplexen Atmosphäre der Erde und von den Atmosphären, die für die Existenz von Leben, wie wir es kennen, erforderlich wären.
„GJ 9827 d ist der erste Planet, auf dem wir eine Atmosphäre nachweisen, die reich an schweren Molekülen ist, wie die der terrestrischen Planeten des Sonnensystems“, sagte Piaulet-Ghorayeb in der Erklärung. „Das ist ein großer Schritt.“
Eine Illustration eines von Wasser dominierten Planeten, der seinen Stern umkreist. (Bildnachweis: NASA, ESA, Leah Hustak (STScI), Ralf Crawford (STScI))
GJ 9827 d wurde erstmals im Jahr 2017 vom Kepler-Weltraumteleskop entdeckt. Der Exoplanet befindet sich nur 8,4 Millionen Kilometer (5,2 Millionen Meilen) von seinem Wirtsstern GJ 9827 entfernt, was etwa 6 % der Entfernung zwischen der Erde und der Sonne entspricht. Diese Nähe bedeutet, dass GJ 9827 d eine Umlaufbahn in etwas mehr als sechs Erdtagen zurücklegt. Er ist der dritte von drei bekannten Exoplaneten, die um diesen Stern gefunden wurden.
Im Jahr 2023 entdeckte das Hubble-Weltraumteleskop die ersten verlockenden Hinweise auf Wasserdampf in der Atmosphäre von GJ 9827 d. Die Empfindlichkeit des JWST und seines Nahinfrarot-Imager- und spaltlosen Spektrographen-Instruments (NIRISS) ermöglichte es dem Untersuchungsteam zu entdecken, dass dieser Exoplanet nicht nur Hinweise auf Wasserdampf hat, sondern im wahrsten Sinne des Wortes darin ertrinkt!
„Das war ein sehr surrealer Moment“, sagt Raul. „Wir haben speziell nach Wasserwelten gesucht, weil es die Hypothese gab, dass sie existieren könnten. Wenn es sie wirklich gibt, fragt man sich wirklich, was es da draußen noch geben könnte.
Das Team geht davon aus, dass es noch viele weitere Welten wie GJ 9827 d zu entdecken gibt, was darauf hindeutet, dass Dampfplaneten und Wasserwelten sehr häufig sein könnten.
„Dass ich an diesem Punkt meiner Karriere mit den Daten des buchstäblich leistungsstärksten Teleskops arbeiten kann, das je gebaut wurde“, schloss Raul. „Ich glaube, das zeigt, dass es nie einen besseren Zeitpunkt für junge Leute gab, sich für die Astronomie zu interessieren.“
Die Forschungsergebnisse des Teams wurden am 4. Oktober in der Zeitschrift Astrophysical Journal Letters veröffentlicht.
