Das Spitzer-Weltraumteleskop konnte erstmals die Wärmeverteilung eines Exoplaneten messen und so eine Karte mit der Temperaturverteilung erstellen. Außerdem stieß es auf den heißesten Exoplaneten, der uns bekannt ist – mit 2.000 Grad Celsius ist dieser Planeten heißer als manche massearme Sterne.
Ein Beitrag von Maria Steinrück. Quelle: NASA.
Nachdem erst in den vergangenen Wochen die Europäische Südsternwarte (ESO) die Entdeckung des ersten erdähnlichen Exoplaneten bekannt gab und CoRoT seinen ersten Exoplaneten fand, gibt es nun dank des Spitzer-Weltraumteleskopes neue Erkenntnisse über die Temperaturen zweier extrasolarer Planeten, HD 189733b und HD 149026b.
Bei beiden Planeten handelt es sich um sogenannte „Hot Jupiters“, zu denen etwa 50 der über 200 bekannten Exoplaneten gehören. Dieser Ausdruck kommt daher, dass es sich um Gasplaneten wie Jupiter handelt, die ihm in Größe und Masse ähneln, jedoch ihrem Stern viel näher und damit auch viel heißer sind. Die meisten von ihnen umkreisen ihre Sterne einmal innerhalb von zwei bis fünf Tagen. Aufgrund der extremen Nähe wirken auf diese Planeten sehr starke Gezeitenkräfte, die ihre Rotation vermutlich schon so stark abgebremst haben, sodass immer die gleiche Seite dem Stern zugewandt ist, so wie auch unser Mond der Erde immer die gleiche Seite zeigt. Dies nennt man auch gebundene Rotation.
Mit Spitzer können Astronomen die Infrarotstrahlung von Exoplaneten untersuchen und so Interessantes über die Atmosphären und Temperaturen dieser Planeten erfahren. Möglich ist das bei transitierenden Planeten, also Planeten, die von der Erde aus gesehen ständig vor ihrem Stern vorrüberziehen, hinter ihm verschwinden und dann wieder vor ihm auftauchen. Spitzer misst die Infrarotstrahlung sowohl während der Planet vor dem Stern ist, als auch während er von dem Stern verdeckt wird. Aus dem Unterschied ergibt sich dann die Wärmestrahlung, die der Planet selbst abgibt.
Heißester bekanntester Planet
Mit dieser Methode untersuchte ein Team aus Astronomen, angeführt von Joseph Harrington von der University of Central Florida in Orlando, den Planeten HD 149026b und machte dabei eine sensationelle Entdeckung: Die Temperatur des Planeten beträgt 2.038 Grad Celsius – damit ist der Planet sogar heißer als manche Sterne mit geringer Masse!
HD 149026b ist 256 Lichtjahre von uns entfernt und benötigt 2,9 Tage, um seinen Stern einmal zu umrunden. Er ist etwa so groß wie Saturn und damit der kleinste und dichteste transitierende Planet.
„Dieser Planet ist wie ein heißes Stück Kohle im Weltraum“, meinte Joseph Harrington. „Weil dieser Planet so heiß ist, glauben wir, dass sich die Hitze nicht ausbreitet. Die Tagseite ist sehr heiß und die Nachtseite wahrscheinlich viel kälter“, ergänzte er. Sein Kollege Drake Deming vom Goddard Space Flight Center der NASA sagte: „Dieser Planet ist abseits der Temperaturskala, die wir für Planeten erwarten.“
Vermutlich reflektiert der Planet kaum das Licht des Sternes, stattdessen absorbiert er das gesamte Licht, das ihn erreicht. Wenn er also alles Licht schluckt, ist er nicht nur der heißeste bekannte Planet, sondern auch der schwärzeste.
Erstmals Wärmeverteilung eines Exoplaneten gemessen
Bei einem anderen Planeten, HD 189733b, schaffte Spitzer etwas, was bisher noch nie bei einem extrasolaren Planeten gelang: Das Infrarotteleskop maß die Temperaturverteilung auf diesem Planeten. Aus diesen Daten konnten Astronomen dann eine „Wetterkarte“, d.h. eigentlich eine Karte, die die globale Wärmeverteilung zeigt, erstellen.
(Bild: NASA/JPL-Caltech/H. Knutson (Harvard-Smithsonian CfA))
HD 189733b ist mit einer Entfernung von 63 Lichtjahren der unserer Erde am nächsten liegende bekannte transitierende Exoplanet. Daher ist es kein Wunder, dass er auch vor dieser Studie schon untersucht wurde. Er ist einer der zwei Exoplaneten, von denen bisher Spektraldaten gewonnen werden konnten. Für einen Umlauf um seinen Stern benötigt der Planet 2,2 Tage.
Während der Planet einmal um seinen Stern kreist, zeigt er uns seiner Position entsprechend unterschiedliche Seiten. Spitzer konnte so also den Planeten von allen Seiten aus beobachten und seine Temperatur dabei messen. Diese Daten wurden dann zu einer Karte mit der Temperaturverteilung des gesamten Planeten zusammengesetzt.
Die Temperaturen auf diesem Planeten sind relativ gleichmäßig: Auf der Nachtseite sind es etwa 650 Grad Celsius während die Temperatur auf der Tagseite ungefähr 930 Grad Celsius beträgt. Wenn man davon ausgeht, dass der Planet seinen Stern in einer gebundenen Rotation umkreist und daher immer die gleiche Seite des Planeten beschienen wird, ist das ein recht geringer Temperaturunterschied.
Die Astronomen vermuten deshalb, dass auf dem Planeten starke Winde herrschen, die für einen Wärmeausgleich sorgen. Diese Winde können Geschwindigkeiten von bis zu 9.600 Kilometern pro Stunde erreichen.
Der wärmste Fleck auf HD 189733b liegt interessanterweise nicht dort, wo der Stern im Zenit steht und auf dem Planeten Mittag ist, sondern 30 Grad östlich davon. Daraus schließen die Wissenschaftler, dass die starken Winde ostwärts wehen.
„Diese Hot Jupiters werden mit 20.000 Mal so viel Energie pro Sekunde wie Jupiter bestrahlt. Jetzt können wir sehen, wie die Planeten mit dieser Energie umgehen“, erklärte David Charbonneau vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.
