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Der Fingerabdruck eines Exoplaneten

Aufnahme des Systems HR 8799 [1] Planeten bei sonnenähnlichen Sternen sind für Astronomen besonders interessant. Der erste direkte Blick in die Gashülle einer solchen Welt ist einer kanadisch-deutschen Forschergruppe gelungen. Ihre Beobachtungen zeigen, dass die Vorstellungen über planetarische Atmosphären überdacht werden müssen.

Der Stern HR 8799 wird von drei Planeten umkreist. Bild: MPIA / W. Brandner

Der ferne Planet kreist um den Stern HR 8799, eine junge und gleißend helle Sonne im Sternbild Pegasus. Umso schwieriger waren die Beobachtungen, erläutert Markus Janson von der Universität Toronto. „Es ist, als wolle man aus zwei Kilometern Entfernung eine Kerze beobachten, die direkt neben einer hellen 300-Watt-Lampe steht.“

Janson und Kollegen gelang das Kunststück, indem sie eines der europäischen Großteleskope in Chile mehr als fünf Stunden lang auf das ferne System starren ließen. Lohn der Mühe war ein Spektrum im Infrarotbereich, das erwartungsgemäß stark verrauscht ist, dessen Grundform aber gut erkennbar ist . Demnach lässt die Gashülle von HR 8799 c überraschend wenig langwellige Wärmestrahlung passieren. Eine mögliche Erklärung ist, dass sie weniger Methan und dafür mehr Kohlenmonoxid enthält als vorhergesagt.

Der Planet, einer von drei Begleitern von HR 8799, besitzt etwa das Zehnfache der Jupitermasse und weist eine Oberflächentemperatur von rund 800 Grad Celsius auf. Auf Basis dieser Daten waren chemische Modelle seiner Atmosphäre entwickelt worden. Die zugehörigen Infrarotspektren weichen jedoch klar von dem beobachteten Spektrum ab, erläutert Jansons Kollege Wolfgang Brandner vom Heidelberger Max-Planck-Institut für Astronomie. „Offenbar gilt es, die Eigenschaften der Staubwolken in der Planetenatmosphäre genauer zu modellieren – oder die chemische Zusammensetzung der Atmosphäre ist ganz anders als bislang angenommen.“

Grafik zeigt beobachtete und theoretische Spektren von HR 8799 c Das Spektrum von HR 8799 c passt nicht zu den bisherigen Atmosphärenmodellen. Bild: MPIA

Zwar wurden bereits früher Spektren von Exoplaneten aufgenommen. Dies geschah jedoch meist auf indirekte Weise in Systemen, in denen der Planet – von der Erde aus gesehen – regelmäßig hinter seinem Stern verschwindet. Die bislang einzige direkte Beobachtung war bei dem Begleiter eines Braunen Zwergs bzw. sehr leuchtschwachen Sterns geglückt.

Forschung: Markus Jansen und David Lafrenière, Department of Astronomy & Astrophysics, University of Toronto; Carolina Bergfors, Miwa Goto und Wolfgang Brandner, Max-Planck-Institut für Astronomie, Heidelberg

Veröffentlichung Astrophysical Journal

WWW:
Astronomy & Astrophysics, University of Toronto [2]
Max-Planck-Institut für Astronomie [3]
Extrasolar Planets Encyclopaedia [4]: HR 8799 [5]
The Very Large Telescope, ESO [6]

Lesen Sie dazu im Scienceticker:
Chaotische Zustände in jungem Planetensystem [7]
Methan auf fernem Planeten [8]