In der Atmosphäre des Exoplaneten stellte sich heraus, dass WASP-39b dreimal mehr Wasser enthält als auf dem Saturn

Künstlerisches Konzept: NASA, ESA, G. Bacon, A. Feild (STScI), H. Wakeford (STScI / Univ. Of Exeter)

Mit den Hubble- und Spitzer-Teleskopen analysierten Astrophysiker (pdf) die Atmosphäre des heißen Saturn-Exoplaneten WASP-39b - und stellten das vollständigste Übertragungsspektrum zusammen, das mit modernen Werkzeugen zusammengestellt werden konnte. Sternenlicht geht durch die Atmosphäre des Planeten, während es teilweise Wellen absorbiert, deren Länge für die Energiezustände der Materie in der Atmosphäre charakteristisch ist. Durch Absorptionsspektroskopie ist es somit möglich zu bestimmen, welche chemischen Verbindungen in der Atmosphäre vorhanden sind.

So haben Astrophysiker der University of Exeter (UK) in Zusammenarbeit mit Kollegen anderer Universitäten und NASA-Mitarbeitern das Vorhandensein einer erheblichen Menge Wasserdampf in der Atmosphäre nachgewiesen.

Obwohl das Vorhandensein von Wasser in der Atmosphäre im Voraus vorhergesagt wurde, ist eine so große Menge überraschend - dreimal mehr als auf dem Saturn. Dies deutet darauf hin, dass sich der Planet viel weiter von seinem Stern entfernt gebildet und mit Eismaterial bombardiert wurde.

Die folgende Abbildung zeigt das gesamte Transmissionsspektrum des WASP-39b (schwarze Punkte).



Das Übertragungsspektrum umfasst HST STIS- und WFC3-Daten, Spitzer IRAC und VLT FORS2 und ergänzt das Spektrum von 0,3 bis 5,0 Mikrometer mit allen verfügbaren Instrumenten. Basierend auf dem isothermen Profil und dem chemischen Gleichgewichtszustand haben Wissenschaftler das wahrscheinlichste atmosphärische Modell für den Planeten WASP-39b zusammengestellt. Es ist rot markiert und zeigt die Konfidenzintervalle 1, 2 und 3σ an (von dunkelblau bis blau).

Obwohl es im Sonnensystem keine Planeten wie WASP-39b gibt, kann das Studium neue Informationen darüber liefern, wo und wie sich Planeten relativ zu ihren Sternen bilden. Exoplanet ist auf seine Weise einzigartig. Je mehr Informationen Sie darüber und über andere ungewöhnliche Planeten sammeln können, desto verständlicher wird ihre Herkunft sein.

WASP-39b ist insofern interessant, als es wahrscheinlich eine sehr ungewöhnliche Evolutionsgeschichte hat. Gemessen an der Wassermenge in der Atmosphäre bildete es sich weit vom Stern entfernt, machte dann aber eine epische Reise durch sein Planetensystem und zerstörte möglicherweise einige andere Planetenobjekte auf seinem Weg.

"Wir müssen andere Planeten untersuchen, um unser eigenes Sonnensystem zu verstehen", erklärt die leitende Forscherin Hannah Wakeford vom Space Telescope Space Research Institute (USA) und der Exeter University (UK). "Aber Exoplaneten zeigen, dass die Planetenbildung komplizierter und verwirrender ist als wir dachten." Und das ist fantastisch! “ Das WASP-39b-Beispiel zeigt, dass Exoplaneten in ihrer atmosphärischen Zusammensetzung stark von Planeten in unserem Sonnensystem abweichen können.

WASP-39b befindet sich im Sternbild Jungfrau in der Umlaufbahn eines ruhigen Sterns vom Solartyp in einer Entfernung von etwa 700 Lichtjahren von der Sonne. Die Rotationsperiode (Sternperiode) beträgt vier Erdentage. Gegenwärtig befindet es sich mehr als 20 Mal näher an seinem Stern als die Erde an der Sonne und dreht sich synchron mit dem Stern, dh es steht ihm immer auf derselben Seite gegenüber.

Die Temperatur auf der Sonnenseite beträgt 776,7 ° C. Starke Winde transportieren Wärme von der Tagesseite über den Planeten, sodass sich die Rückseite fast so stark erwärmt wie die Tagesseite. Obwohl der Planet "heißer Saturn" genannt wird, hat er nicht den gleichen Ring. Aber dann hat sie eine großartige Atmosphäre ohne Wolken in großer Höhe, die den Einsatz von Instrumenten für die Absorptionsspektroskopie ermöglichte.

Die Wissenschaftler hoffen, die Untersuchung von WASP-39b und anderen Exoplaneten nach dem Start des für 2019 geplanten James Webb-Teleskops deutlich voranzutreiben. Nach dem neuesten Zeitplan sollte der Start in einem Fenster zwischen März und Juni 2019 erfolgen. Leider wird der Auftragnehmer Northrop Grumman laut dem jüngsten Bericht der US-Rechnungskammer vom 28. Februar 2018 weitere vier Monate benötigen, um das Teleskop für den Betrieb vorzubereiten. Daher kann der Start des Teleskops erneut verzögert werden. Die Mitarbeiter von Northrop Grumman arbeiten derzeit rund um die Uhr in drei Schichten am JWST. Seit September 2017 hat der Umfang der Arbeiten an dem Projekt die ursprünglichen Zahlen bereits um das Fünffache überschritten.


Das James Webb-Teleskop nach kryogenen Tests in der Vakuumkontrollkammer des Space Centers. Johnson in Houston, 1. Dezember 2017. Foto: NASA / Chris Gunn, CC BY-NC-ND 2.0

James Webb wird Informationen über den atmosphärischen Kohlenstoff liefern, der Licht bei längeren Wellenlängen absorbiert als die Hubble-Aufzeichnungen. Dann können Wissenschaftler den Anteil von Kohlenstoff und Sauerstoff in der Atmosphäre bestimmen - und noch genauere Annahmen über den Ursprung und die Evolutionsgeschichte des Planeten treffen.