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„James Webb“-Teleskop blickt tief in die Atmosphäre eines Exoplaneten

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Von: Tanja Banner

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Der Exoplanet WASP-39b (rechts) ist ein „heißer Saturn“, der seinem Stern (links) sehr nahekommt. Das „James Webb“-Weltraumtelesop hat die Atmosphäre des Exoplaneten untersucht. (Künstlerische Darstellung)
Der Exoplanet WASP-39b (rechts) ist ein „heißer Saturn“, der seinem Stern (links) sehr nahekommt. Das „James Webb“-Weltraumtelesop hat die Atmosphäre des Exoplaneten untersucht. (Künstlerische Darstellung) © NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI)

Die Atmosphäre verrät viel darüber, was auf einem Exoplaneten vorgeht. „James Webb“ liefert so viele Daten wie kein Teleskop zuvor.

Santa Cruz – Seit nicht ganz einem Jahr ist das „James Webb“-Weltraumteleskop (JWST) der Raumfahrtorganisationen Nasa, Esa und CSA im Weltall und überrascht die Forschenden immer wieder. Gleich die ersten Aufnahmen des Teleskops machten zahlreiche Fachleute sprachlos, denn es war viel mehr zu sehen als auf den Bildern, die der Vorgänger „Hubble“ zur Erde geschickt hatte.

Jetzt hat sich das Teleskop erstmals ausführlich mit einem Exoplaneten beschäftigt und dessen Atmosphäre genau unter die Lupe genommen. Die Atmosphäre kann eine Menge über ihren Planeten verraten: Beispielsweise, welche Prozesse auf dem Planeten ablaufen, wie er sich entwickelt hat oder ob auf ihm Leben existiert. Bisher konnten Teleskope zwar einige Elemente auf Exoplaneten nachweisen, doch die Auflösung reichte bisher nicht aus, um die Atmosphären detaillierter aufzuschlüsseln.

Weltraumteleskop „James Webb“ analysiert Atmosphäre eines Exoplaneten

Doch nun kommt „James Webb“ dafür zum Einsatz, das neueste Weltraumteleskop, das unter anderem für solche Aufgaben entwickelt wurde. Unter den Daten, die das Teleskop zur Erde geschickt hat, befinden sich unter anderem Informationen über Wolken und ein nahezu vollständiges chemisches Inventar der Exoplaneten-Atmosphäre.

„Daten wie diese sind ein Wendepunkt“, freut sich Natalia Batalha von der University of California in Santa Cruz, die das Beobachtungsprogramm koordinierte, das zu den neuen Ergebnissen führte. Die Beobachtung des Exoplaneten WASP-39b ist eine Art Testlauf, der Forschenden zeigen soll, wie jene Methoden funktionieren, mit denen später auch einmal Leben auf fernen Planeten nachgewiesen werden könnte.

Nasa-/Esa-Teleskop „James Webb“ soll Exoplaneten beobachten

Bisher war es Weltraumteleskopen nur möglich, einzelne Bestandteile der Atmosphären von Exoplaneten zu isolieren. Doch „James Webb“ hat nun erstmals deutlich mehr Daten geliefert. „Die Klarheit der Signale einer Reihe verschiedener Moleküle in den Daten ist bemerkenswert“, betont die Astronomin Mercedes López-Morales (Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian) in einer Mitteilung. „Wir hatten zwar vorhergesagt, dass wir viele dieser Signale sehen würden, aber als ich die Daten zum ersten Mal sah, war ich doch sehr beeindruckt“, fügt López-Morales hinzu.

In Zukunft soll das „James Webb“-Weltraumteleskop unter anderem die kleinen, felsigen Planeten des Trappist-1-Systems untersuchen, möglicherweise ist das Teleskop auch in der Lage, Spuren möglichen Lebens in der Atmosphäre von Exoplaneten zu erkennen. Die Ergebnisse, die das Teleskop am Exoplaneten WASP-39b erzielt hat, sind ein gutes Vorzeichen für diese Arbeit.

Erstmals Schwefeldioxid in der Atmosphäre eines Exoplaneten nachgewiesen

„Wir haben den Exoplaneten mit mehreren Instrumenten beobachtet, die zusammen einen breiten Bereich des Infrarotspektrums und eine Vielzahl chemischer Fingerabdrücke liefern, die vor JWST nicht zugänglich waren“, so Batalha. Die Forschenden, die die Daten auswerteten, konnten zahlreiche neue Entdeckungen machen.

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Beispielsweise wurde erstmals Schwefeldioxid in der Atmosphäre eines Exoplaneten nachgewiesen. Dabei handelt es sich um ein Molekül, das durch chemische Reaktionen entsteht, die durch hochenergetisches Licht von dem Stern ausgelöst werden, den der Planet umkreist. Auf der Erde entsteht auf ähnliche Weise die schützende Ozonschicht.

„Die überraschende Entdeckung von Schwefeldioxid bestätigt endlich, dass Fotochemie das Klima des ‚heißen Saturn‘ prägt“, erklärt die Astronomin Diana Powell, die Mitglied des Teams ist, das das Schwefeldioxid entdeckte. „Auch das Klima der Erde wird von der Fotochemie beeinflusst, also hat unser Planet mehr mit dem ‚heißen Saturn‘ gemeinsam, als wir bisher wussten!“, fährt die Forscherin fort.

Exoplanet WASP-39b ist ein „heißer Saturn“

WASP-39b ist ein sogenannter „heißer Saturn“, ein Planet von der Größe des Saturn, der einen Stern umkreist, der 700 Lichtjahre von der Erde entfernt ist. Auf dem Exoplaneten herrschen Temperaturen von etwa 870 Grad Celsius, die Atmosphäre besteht größtenteils aus Wasserstoff und Fachleute gehen davon aus, dass der Planet nicht bewohnbar ist. WASP-39b befindet sich achtmal näher an seinem Stern als Merkur an unserer Sonne – deshalb gilt er unter Fachleuten als idealer Ort, um die Auswirkung von Strahlung auf Exoplaneten zu untersuchen.

Das „James Webb“-Weltraumteleskop hat die Atmosphäre des Exoplaneten WASP-39b analysiert.
Das „James Webb“-Weltraumteleskop hat die Atmosphäre des Exoplaneten WASP-39b analysiert. © NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI)

Ein äußerst interessantes Forschungsfeld – immerhin könnte die Forschung so mehr darüber lernen, wie die unterschiedlichen Planeten, die es in unserer Galaxie gibt, entstanden sind. Forschende haben beispielsweise erst kürzlich einen Exoplaneten entdeckt, dessen Dichte der eines Marshmallows ähnelt. Es wurden auch schon Exoplaneten gefunden, auf denen es so heiß ist, dass es Eisen oder Edelsteine regnet. (tab)

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