Astronomen beobachten erstmals verdampfenden Planeten

Mit Hilfe des Hubble-Weltraumteleskops ist es Astronomen erstmals gelungen, das Verdampfen der Atmosphäre eines extrasolaren Planeten zu beobachten. Auf Dauer könnte ein großer Teil dieses Planeten verschwinden und lediglich ein dichter Kern zurückbleiben. Extrasolare Planeten dieser Art wurden „heiße Jupiter“ getauft. Diese Gasriesen befinden sich in sehr nahen Umlaufbahnen um ihren Stern und werden von ihm angezogen wie Nachtfalter vom Licht.

Ein Beitrag von meiklampmann. Quelle: ESA.

Der Exoplanet mit der Bezeichnung HD 209458b umkreist seinen gelblichen, sonnenähnlichen Stern in „nur“ 7 Millionen km Entfernung (zum Vergleich: Jupiter, der nächste Gasriese in unserem Sonnensystem, ist 780 Millionen km von unserer Sonne entfernt). Für eine Umrundung seines Sterns benötigt er 3,5 Tage. Die jüngsten Beobachtungen mit dem gemeinsam von der ESA und der NASA betriebenen Hubble-Weltraumteleskop zeigen, daß der Planet von einer heißen, aufgeblähten und in den Weltraum entweichenden Wasserstoffatmosphäre umgeben ist. Wegen dieser riesigen Wasserstoffhülle gleicht der Planet einem Kometen, da er einen Schweif hinter sich herzieht. Auch die Erde hat eine ausgedehnte Atmosphäre, aus der Wasserstoffgas entweicht, aber die Verlustrate ist deutlich niedriger.

Die Entdeckung wird von einem vornehmlich europäischen Team unter der Leitung von Alfred Vidal-Madjar (Institut für Astrophysik des CNRS in Paris (IAP/CNRS), Frankreich) in der am 13. März erscheinenden Ausgabe der Fachzeitschrift „Nature“ bekanntgegeben. „Uns überraschte, daß sich die Wasserstoffatmosphäre dieses Planeten über 200 000 km erstreckt“, so Vidal-Madjar.

Die Erforschung extrasolarer Planeten ist keine einfache Angelegenheit, vor allem wenn sie ihrem Zentralstern sehr nahe sind, weil in der Regel das Sternenlicht zu stark blendet. Auch in diesem Fall konnte Hubble den Planeten wegen seiner zu großen Nähe zu seinem Stern nicht direkt fotografieren. Die Astronomen konnten HD 209458b jedoch indirekt beobachten, da er jedesmal, wenn er vor dem Stern vorbeizieht, das Licht eines kleinen Teils des Sterns verdeckt. Licht, das um den Planeten herum dessen Atmosphäre durchdringt, wird gestreut und erhält eine für diese Atmosphäre charakteristische „Signatur“. Vergleichbar ist dies mit dem Sonnenlicht, das die Erdatmosphäre bei Sonnenuntergang in schrägem Winkel durchdringt und dadurch rot erscheint. Mit Hilfe von Hubbles abbildendem Spektrographen (STIS) konnten die Astronomen messen, wieviel die Atmosphäre des Planeten aus den Lichtstrahlen des Sterns herausfiltert. Sie sahen einen überraschenden Abfall in der Wasserstoffemission des Sterns, wofür das Vorhandensein einer riesigen, aufgeblähten Atmosphäre die beste Erklärung ist. Warum entweicht die Atmosphäre? Die äußere Atmosphäre des Planeten wird durch den nahen Stern so stark erhitzt und aufgebläht, daß sie beginnt, sich der Anziehungskraft des Planeten zu entziehen. Unter dem Einfluß der von dem Stern ausgehenden sengenden Hitze verdampft der Wasserstoff in der oberen Atmosphäre des Planeten. „Die Atmosphäre wird erhitzt, so daß der Wasserstoff sich der Anziehungskraft des Planeten entzieht und unter dem Druck des Sternenlichts zu einem breiten Schweif hinter dem Planeten aufgefächert wird, der dem eines Kometen ähnelt“, sagt Alain Lecavelier des Etangs vom Pariser Institut für Astrophysik. Die Astronomen schätzen, daß mindestens 10 000 Tonnen Wasserstoff pro Sekunde von HD 209458b entweichen, möglicherweise aber noch viel mehr. Der Planet könnte daher bereits einen recht großen Teil seiner Masse verloren haben.

HD 209458b gehört zu einer besonderen Art extrasolarer Planeten, die als „heiße Jupiter“ bekannt sind. Diese Planeten umkreisen ihren Stern in gefährlicher Nähe. Es handelt sich um gasförmige Riesenplaneten, die sich wohl in den kalten Randregionen des Sternensystems gebildet und dann spiralförmig zu ihren nahen Umlaufbahnen hinbewegt haben. Diese neue Entdeckung könnte erklären helfen, warum heiße Jupiter ihr Zentralgestirn so oft in einem Abstand von wenigen Millionen Kilometern umlaufen. Sie kommen ihrem Stern selten näher als 7 Millionen Kilometer – die Entfernung im Fall von HD 209458b. Der kürzeste bekannte Abstand beträgt 5,7 Millionen Kilometer. Heiße Jupiter haben eine Umlaufzeit von höchstens 3 Tagen. Vielleicht ist die Verdampfung der Atmosphäre eine mögliche Erklärung für die den Umlaufbahnen heißer Jupiter gesetzte innere Grenze.

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