Quelle: ESO press release 2606, 2. Juni 2026

„Dieser Durchbruch eröffnet völlig neue Perspektiven für die Exoplanetenforschung. Zum ersten Mal können wir die magnetischen Umgebungen anderer Welten vergleichen – ein entscheidender Schritt, um letztendlich zu verstehen, welche Planeten lebensfähig bleiben, ihr Wasser behalten und vielleicht sogar eines Tages Leben, wie wir es kennen, beherbergen können“, sagt Julia Seidel, Astronomin am Laboratoire Lagrange, Observatoire de la Côte d’Azur, Frankreich, und Hauptautorin der heute in Nature Astronomy veröffentlichten Studie.

Das Magnetfeld der Erde beeinflusst unsere Atmosphäre auf komplexe Weise und ist daher ein entscheidender Faktor für das Verständnis dessen, was den Planeten für Leben bewohnbar macht. Magnetfelder sind auch auf anderen Planeten des Sonnensystems vorhanden, wie zum Beispiel auf Jupiter und Saturn. In den letzten 15 Jahren gelang es jedoch niemandem, die Stärke der Magnetfelder von Exoplaneten direkt zu messen – bis jetzt.

Das Team hatte jedoch nicht vor, Magnetfelder zu messen, sondern vielmehr Winde. Es ermittelte die Windgeschwindigkeiten auf sieben Exoplaneten, die verschiedene Sterne umkreisen: Gasriesen wie Jupiter, die jedoch alle mit ihrem Mutterstern in Gezeitenbindung stehen und sich sehr nahe an ihm befinden. So wie wir immer nur eine Seite des Mondes sehen, richten diese Planeten stets eine Seite zum Stern aus, was zu einer glühend heißen Tagseite und einer eiskalten Nachtseite führt. Dieser Temperaturunterschied schafft ein Klima, das sich völlig von dem auf unserem Planeten unterscheidet und durch extrem starke Winde gekennzeichnet ist. Die Windgeschwindigkeiten in ihrer Stichprobe reichten von etwa 7200 km/h bis zu über 25 000 km/h; zum Vergleich: Die schnellsten auf dem Jupiter gemessenen Winde erreichen Geschwindigkeiten von etwa 1500 km/h.

„Anfangs wollten wir überprüfen, ob sich die atmosphärischen Winde bei allen heißen Planeten gleich verhalten“, erklärt Seidel, der zuvor als Astronom bei der ESO in Chile tätig war. Für ihre Messungen nutzte das Team Daten des ESPRESSO-Instruments am VLT der ESO in der chilenischen Atacama-Wüste sowie eines ähnlichen Instruments am Gemini-North-Teleskop auf Hawaii, USA. (Das VLT ist ein Teleskop der ESO, während Gemini North eine Hälfte des Internationalen Gemini-Observatoriums ist, das teilweise von der US-amerikanischen National Science Foundation (NSF) finanziert und vom NSF NOIRLab betrieben wird.)

Als sie jedoch untersuchten, wie sich die Windgeschwindigkeiten in Abhängigkeit von der Temperatur der Planeten veränderten, erkannten sie ein äußerst faszinierendes Muster: Je heißer der Planet, desto langsamer der Wind. „Das widerspricht völlig der Intuition, denn unter sonst gleichen Bedingungen verfügen heiße Planeten über mehr Energie, um die Winde zu beschleunigen! Es muss also etwas geschehen, das die Windgeschwindigkeiten bei heißeren Objekten verlangsamt“, sagt die Mitautorin der Studie, Vivien Parmentier, Professorin am Laboratoire Lagrange.

Das Team kam zu dem Schluss, dass die plausibelste Erklärung für dieses Rätsel das Vorhandensein planetarischer Magnetfelder ist, da diese Felder wie eine Bremse wirken und die Bewegung geladener Teilchen in der Atmosphäre verlangsamen können. Anhand der Daten konnten die Forscher daher Rückschlüsse auf die Stärke des Magnetfelds auf jedem der untersuchten Planeten ziehen. Sie stellten fest, dass diese in ihrer Stärke mit denen in unserem Sonnensystem vergleichbar sind: etwa viermal so stark wie das von Saturn oder etwa halb so stark wie das von Jupiter.

Solch starke Magnetfelder könnten auf diesen fernen Planeten mehr als nur den Wind beeinflussen. „Hier auf der Erde kennen wir die Schönheit der Nord- und Südlichter, bei denen Teilchen von der Sonne auf unser Magnetfeld treffen und zu den Polen geleitet werden, wo sie mit Gasen in der Atmosphäre kollidieren und farbenprächtige Schauspiele in Grün, Rosa und Violett erzeugen“, erklärt die Mitautorin der Studie, Bibiana Prinoth, eine ehemalige Doktorandin an der Universität Lund in Schweden und heute Astronomin bei der ESO in Garching, Deutschland. Auf den untersuchten Exoplaneten könnten die magnetisch angetriebenen Polarlichter noch spektakulärer sein. Das Team sieht der Inbetriebnahme des Extremely Large Telescope (ELT) der ESO mit Spannung entgegen, das dazu beitragen wird, nicht nur große, Jupiter-ähnliche Exoplaneten, sondern auch kleinere wie die Erde zu charakterisieren und möglicherweise sogar Gase nachzuweisen, die auf diesen fernen Welten Polarlichter erzeugen könnten. Prinoth sagt: „Ich stelle mir gerne vor, dass der Himmel einiger dieser Welten nicht nur mit Sternen, sondern auch mit riesigen Vorhängen aus buntem Licht gefüllt ist, die über einen Planeten tanzen, der zur Hälfte in ewigem Tag und zur Hälfte in endloser Nacht liegt.“

Diese Forschungsergebnisse wurden in einem Artikel vorgestellt, der in „Nature Astronomy“ erscheinen wird (doi:10.1038/s41550-026-02870-1).

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• Exoplaneten

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Quelle: Max-Planck-Institut für Astronomie 13. Oktober 2022.

13. Oktober 2022 – Die Entdeckung von Barium in großen Höhen in den Atmosphären der ultraheißen Gasriesen WASP-76 b und WASP-121 b – zwei Exoplaneten, also Planeten, die um Sterne außerhalb unseres Sonnensystems kreisen – war eine Überraschung. Diese unerwartete Entdeckung gibt Rätsel darüber auf, wie diese exotischen Atmosphären beschaffen sein könnten.

„Das eigentlich Rätselhafte und Paradoxe ist: Warum befindet sich ein so schweres Element in den oberen Schichten der Atmosphäre dieser Planeten?“, sagt Tomás Azevedo Silva, Doktorand an der Universität Porto und dem Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA) in Portugal, der die heute in Astronomy & Astrophysics veröffentlichte Studie leitete.

WASP-76 b und WASP-121 b sind keine gewöhnlichen Exoplaneten. Beide sind als ultraheiße Jupiter bekannt, da sie von der Größe her mit dem Jupiter vergleichbar sind und gleichzeitig extrem hohe Oberflächentemperaturen von über 1000 °C aufweisen. Die Ursache dafür ist die große Nähe zu ihren Wirtssternen, was auch bedeutet, dass ein Umlauf um den jeweiligen Stern nur ein bis zwei Tage dauert. Dies führt zu recht exotischen Eigenschaften dieser Planeten; bei WASP-76 b vermuten die Astronomen beispielsweise, dass es Eisen regnet.

Dennoch waren die Wissenschaftler überrascht, in den oberen Atmosphären von WASP-76 b und WASP-121 b Barium zu finden, das 2,5 Mal schwerer ist als Eisen. „Angesichts der hohen Schwerkraft der Planeten würden wir erwarten, dass schwere Elemente wie Barium schnell in die unteren Schichten der Atmosphäre fallen“, erklärt Koautor Olivier Demangeon, ebenfalls Forscher an der Universität Porto und am IA.

„In gewisser Weise war das eine »zufällige« Entdeckung“, sagt Azevedo Silva. „Wir hatten Barium weder erwartet noch danach gesucht. Wir mussten uns vergewissern, dass es tatsächlich von dem Planeten stammt, da es noch nie zuvor in einem Exoplaneten nachgewiesen worden war.“

Die Tatsache, dass Barium in den Atmosphären dieser beiden ultraheißen Jupiter nachgewiesen wurde, deutet darauf hin, dass diese Planetenkategorie noch sonderbarer sein könnte, als bisher angenommen. Obwohl wir Barium gelegentlich an unserem eigenen Himmel als leuchtend grüne Farbe in Feuerwerkskörpern sehen, stellt sich für die Forschenden die Frage, welcher natürliche Prozess dazu führen könnte, dass dieses schwere Element in diesen Exoplaneten in so großen Höhen vorkommt. „Derzeit sind wir uns über die Mechanismen noch nicht im Klaren“, erklärt Demangeon.

Für die Erforschung der Atmosphären von Exoplaneten sind die ultraheißen Jupiter äußerst nützlich. Wie Demangeon erklärt: „Da sie gasförmig und heiß sind, dehnen sich ihre Atmosphären sehr weit aus und sind daher leichter zu beobachten und zu untersuchen als die von kleineren oder kühleren Planeten.“

Die Bestimmung der Zusammensetzung der Atmosphäre eines Exoplaneten erfordert eine sehr spezielle Ausrüstung. Das Team nutzte das ESPRESSO-Instrument am VLT der ESO in Chile, um Sternenlicht zu analysieren, das durch die Atmosphären von WASP-76 b und WASP-121 b gefiltert worden war.

Diese neuen Ergebnisse zeigen, dass wir erst an der Oberfläche der Geheimnisse der Exoplaneten gekratzt haben. Mit zukünftigen Instrumenten wie dem hochauflösenden ArmazoNes high Dispersion Echelle Spectrograph (ANDES) werden die Astronomen in der Lage sein, die Atmosphären von großen und kleinen Exoplaneten, einschließlich der Atmosphären von erdähnlichen Gesteinsplaneten, sehr viel eingehender zu erforschen. ANDES wird am kommenden Extremely Large Telescope (ELT) der ESO zum Einsatz kommen. So können sie weitere Hinweise auf die Eigenschaften dieser seltsamen Welten sammeln.

Weitere Informationen
Diese Studie wurde in der Veröffentlichung „Detection of Barium in the atmospheres of ultra-hot gas giants WASP-76b & WASP-121b“ vorgestellt, die in Astronomy & Astrophysics erscheint (doi: 10.1051/0004-6361/202244489) (https://www.aanda.org/articles/aa/full_html/2022/10/aa44489-22/aa44489-22.html).

Das Team besteht aus T. Azevedo Silva (Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, Universidade do Porto, Portugal [IA/UPorto, CAUP] und Departamento de Física e Astronomia Faculdade de Ciências, Universidade do Porto, Portugal [FCUP]), O. D. S. Demangeon (IA/UPorto, CAUP und FCUP), N. C. Santos (IA/UPorto, CAUP und FCUP), R. Allart (Fachbereich Physik und Institut für die Erforschung von Exoplaneten, Université de Montréal, Kanada und Observatoire astronomique de l’Université de Genève, Schweiz [UNIGE]), F. Borsa (INAF – Osservatorio Astronomico di Brera, Italien) , E. Cristo (IA/UPorto, CAUP und FCUP) , E. Esparza-Borges (Instituto de Astrofísica de Canarias, Spanien [IAC] und Departamento de Astrofísica, Universidad de La Laguna, Teneriffa, Spanien [IAC-ULL]) , J. V. Seidel (Europäische Südsternwarte, Chile [ESO Chile]) , E. Palle (IAC) , S. G. Sousa (IA/UPorto), H. M. Tabernero (Centro de Astrobiología, CSIC-INTA, Spanien [CSIC-INTA]), M. R. Zapatero Osorio (CSIC-INTA), S. Cristiani (INAF – Osservatorio Astronomico di Trieste, Italien [INAF Trieste]), F. Pepe (UNIGE) , R. Rebolo (IAC und IAC-ULL) , V. Adibekyan (IA/UPorto und FCUP), Y. Alibert (Physikalisches Institut, Universität Bern, Schweiz), S. C. C. Barros (IA/UPorto und FCUP), V. Bourrier (UNIGE) , P. Di Marcantonio (INAF Trieste), V. D’Odorico (INAF Trieste, Scuola Normale Superiore, Italien und Institut für Fundamentalphysik des Universums, Trieste, Italien [IFPU]), D. Ehrenreich (UNIGE und Centre Vie dans l’Univers, Faculté des sciences de l’Université de Genève, Schweiz), P. Figueira (UNIGE und IA/UPorto), J. I. González Hernández (IAC und Universidad de La Laguna, Departamento de Astrofísica, Spanien), C. J. A. P. Martins (UA/UPorto und Centro de Astrofísica da Universidade do Porto, Portugal), A. Mehner (ESO Chile) , G. Micela (INAF – Osservatorio Astronomico di Palermo, Italien), P. Molaro (INAF Trieste und IFPU), D. Mounzer (UNIGE), N. J. Nunes (Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa und Departamento de Física, Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa, Portugal), A. Sozzetti (INAF – Osservatorio Astrofisico di Torino, Italien), A. Suárez Mascareño (IAC und IAC-ULL), und S. Udry (UNIGE).

Die Europäische Südsternwarte (ESO) befähigt Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler weltweit, die Geheimnisse des Universums zum Nutzen aller zu entdecken. Wir entwerfen, bauen und betreiben Observatorien von Weltrang, die Astronominnen und Astronomen nutzen, um spannende Fragen zu beantworten und die Faszination der Astronomie zu wecken, und wir fördern die internationale Zusammenarbeit in der Astronomie. Die ESO wurde 1962 als zwischenstaatliche Organisation gegründet und wird heute von 16 Mitgliedstaaten (Belgien, Dänemark, Deutschland, Frankreich, Finnland, Irland, Italien, den Niederlanden, Österreich, Polen, Portugal, Schweden, der Schweiz, Spanien, der Tschechischen Republik und dem Vereinigten Königreich) sowie dem Gastland Chile und Australien als strategischem Partner unterstützt. Der Hauptsitz der ESO und ihr Besucherzentrum und Planetarium, die ESO Supernova, befinden sich in der Nähe von München in Deutschland, während die chilenische Atacama-Wüste, ein wunderbarer Ort mit einzigartigen Bedingungen für die Himmelsbeobachtung, unsere Teleskope beherbergt. Die ESO betreibt drei Beobachtungsstandorte: La Silla, Paranal und Chajnantor. Am Standort Paranal betreibt die ESO das Very Large Telescope und das dazugehörige Very Large Telescope Interferometer sowie Durchmusterungsteleskope wie z. B. VISTA. Ebenfalls am Paranal wird die ESO das Cherenkov Telescope Array South betreiben, das größte und empfindlichste Gammastrahlen-Observatorium der Welt. Zusammen mit internationalen Partnern betreibt die ESO auf Chajnantor APEX und ALMA, zwei Einrichtungen zur Beobachtung des Himmels im Millimeter- und Submillimeterbereich. Auf dem Cerro Armazones in der Nähe von Paranal bauen wir „das größte Auge der Welt am Himmel“ – das Extremely Large Telescope der ESO. Von unseren Büros in Santiago, Chile, aus unterstützen wir unsere Aktivitäten im Land und arbeiten mit chilenischen Partnern und der Gesellschaft zusammen.

ESO-Paper:
https://www.eso.org/public/archives/releases/sciencepapers/eso2213/eso2213a.pdf

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• Exoplaneten

Der Beitrag Bislang schwerstes Element in der Atmosphäre eines Exoplaneten entdeckt erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: ESON.

10. Februar 2022 – Der Planetenkandidat ist der dritte und der leichteste bisher entdeckte im Orbit um diesen Stern. Mit nur einem Viertel der Masse der Erde ist der Planet zugleich einer der leichtesten Exoplaneten, die je gefunden wurden.

„Die Entdeckung zeigt, dass unser nächster stellarer Nachbar voller interessanter neuer Welten zu sein scheint, die in Reichweite weiterer Studien und zukünftiger Erkundungen liegen“, erklärt João Faria, Forscher am Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço in Portugal und Hauptautor der heute in Astronomy & Astrophysics veröffentlichten Studie. Proxima Centauri ist mit einer Entfernung von etwas mehr als vier Lichtjahren der sonnennächste Stern.

Der neu entdeckte Planet mit dem Namen Proxima d umkreist Proxima Centauri in einer Entfernung von etwa vier Millionen Kilometern, weniger als ein Zehntel der Entfernung des Merkurs von der Sonne. Er befindet sich zwischen dem Stern und der habitablen Zone – dem Bereich um einen Stern, in dem flüssiges Wasser auf der Oberfläche eines Planeten existieren kann – und benötigt nur fünf Tage für eine Umrundung von Proxima Centauri.

Es ist bereits bekannt, dass der Stern zwei weitere Planeten beherbergt: Proxima b, ein Planet mit einer Masse vergleichbar mit der der Erde, der den Stern alle 11 Tage in der habitablen Zone umkreist, und der Kandidat Proxima c, der sich auf einer längeren fünfjährigen Umlaufbahn um den Stern befindet.

Proxima b wurde vor einigen Jahren mit Hilfe des HARPS-Instruments am 3,6-Meter-Teleskop der ESO entdeckt. Der Fund wurde 2020 bestätigt, als Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen das Proxima-System mit einem neuen Instrument am VLT der ESO beobachteten, das über eine höhere Präzision verfügte, dem Echelle SPectrograph for Rocky Exoplanets and Stable Spectroscopic Observations (ESPRESSO). Bei diesen neueren VLT-Beobachtungen entdeckten die Astronomen die ersten Hinweise auf ein Signal, das auf ein Objekt mit einer fünftägigen Umlaufzeit hindeutet. Weil das Signal so schwach war, musste das Team Folgebeobachtungen mit ESPRESSO durchführen, um sicherzustellen, dass es sich um einen Planeten handelte und nicht einfach nur um eine Veränderung des Sterns selbst.

„Nachdem wir neue Beobachtungen erhalten hatten, konnten wir dieses Signal als einen neuen Planetenkandidaten bestätigen“, sagt Faria. „Ich war begeistert von der Aufgabe, ein so kleines Signal aufzuspüren und damit einen Exoplaneten so nahe an der Erde zu entdecken.“

Mit nur einem Viertel der Masse der Erde ist Proxima d der leichteste Exoplanet, der jemals mit der Radialgeschwindigkeitstechnik gemessen wurde, und übertrifft damit einen kürzlich im Planetensystem L 98-59 entdeckten Planeten. Die Technik funktioniert, indem sie winzige Schwankungen in der Bewegung eines Sterns auffängt, die durch die Anziehungskraft eines ihn umkreisenden Planeten entstehen. Die Wirkung der Schwerkraft von Proxima d ist so gering, dass sie Proxima Centauri nur mit etwa 40 Zentimetern pro Sekunde (1,44 Kilometer pro Stunde) hin und her bewegt.

„Dieser Erfolg ist äußerst bedeutsam“, sagt Pedro Figueira, ESPRESSO-Instrumentenwissenschaftler bei der ESO in Chile. „Er zeigt, dass die Radialgeschwindigkeitstechnik das Potenzial hat, leichte Planeten wie unseren eigenen zu entdecken, die vermutlich die häufigsten in unserer Galaxie sind und die möglicherweise Leben, wie wir es kennen, beherbergen können.“

„Dieses Ergebnis zeigt deutlich, wozu ESPRESSO in der Lage ist, und macht mich neugierig darauf, was es in der Zukunft noch alles finden wird“, fügt Faria hinzu.

Die Suche von ESPRESSO nach anderen Welten wird durch das Extremely Large Telescope (ELT) der ESO ergänzt, das derzeit in der Atacama-Wüste gebaut wird und für die Entdeckung und Untersuchung vieler weiterer Planeten um nahe Sterne entscheidend sein wird.

Weitere Informationen
Diese Ergebnisse wurden in dem Artikel „A candidate short-period sub-Earth orbiting Proxima Centauri“ (doi:10.1051/0004-6361/202142337) vorgestellt, der in Astronomy & Astrophysics erschienen ist.

Das Team besteht aus J. P. Faria (Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, Universidade do Porto, Portugal [IA/UPorto], Centro de Astrofísica da Universidade do Porto, Portugal [CAUP] und Departamento de Física e Astronomia, Faculdade de Ciências, Universidade do Porto, Portugal [FCUP]), A. Suárez Mascareño (Instituto de Astrofísica de Canarias, Teneriffa, Spanien [IAC], Departamento de Astrofísica, Universidad de La Laguna, Teneriffa, Spanien [IAC-ULL]), P. Figueira (European Southern Observatory, Santiago, Chile [ESO-Chile], IA-Porto), A. M. Silva (IA-Porto, FCUP) M. Damasso (Osservatorio Astrofisico di Torino, Italien [INAF-Turin]), O. Demangeon (IA-Porto, FCUP), F. Pepe (Département d’astronomie de l’Université de Genève, Schweiz [UNIGE]), N. C. Santos (IA-Porto, FCUP), R. Rebolo (Consejo Superior de Investigaciones Científicas, Madrid, Spanien [CSIC], IAC-ULL, IAC), S. Cristiani (INAF – Osservatorio Astronomico di Trieste, Italien [OATS]), V. Adibekyan (IA-Porto), Y. Alibert (Physikalisches Institut der Universität Bern, Schweiz), R. Allart (Fachbereich Physik und Institut für die Erforschung von Exoplaneten, Université de Montréal, Kanada, UNIGE), S. C. C. Barros (IA-Porto, FCUP), A. Cabral (Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa, Portugal [IA-Lisboa], Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa, Portugal [FCUL]), V. D’Odorico (OATS, Institute for Fundamental Physics of the Universe, Trieste, Italy [IFPU], Scuola Normale Superiore, Pisa, Italy) P. Di Marcantonio (OATS), X. Dumusque (UNIGE), D. Ehrenreich (UNIGE), J. I. González Hernández (IAC-ULL, IAC), N. Hara (UNIGE), J. Lillo-Box (Centro de Astrobiología (CAB, CSIC-INTA), Depto. de Astrofísica, Madrid, Spanien), G. Lo Curto (Europäische Südsternwarte, Garching bei München, Deutschland [ESO], ESO-Chile) C. Lovis (UNIGE), C. J. A. P. Martins (IA-Porto, Centro de Astrofísica da Universidade do Porto, Portugal), D. Mégevand (UNIGE), A. Mehner (ESO-Chile), G. Micela (INAF – Osservatorio Astronomico di Palermo, Italien), P. Molaro (OATS), IFPU), N. J. Nunes (IA-Lisbon), E. Pallé (IAC, IAC-ULL), E. Poretti (INAF – Osservatorio Astronomico di Brera, Merate, Italien), S. G. Sousa (IA-Porto, FCUP), A. Sozzetti (INAF-Turin), H. Tabernero (Centro de Astrobiología, Madrid, Spanien [CSIC-INTA]), S. Udry (UNIGE), und M. R. Zapatero Osorio (CSIC-INTA).

Die Europäische Südsternwarte (ESO) befähigt Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler weltweit, die Geheimnisse des Universums zum Nutzen aller zu entdecken. Wir entwerfen, bauen und betreiben Observatorien von Weltrang, die Astronominnen und Astronomen nutzen, um spannende Fragen zu beantworten und die Faszination der Astronomie zu wecken, und wir fördern die internationale Zusammenarbeit in der Astronomie. Die ESO wurde 1962 als zwischenstaatliche Organisation gegründet und wird heute von 16 Mitgliedstaaten (Belgien, Dänemark, Deutschland, Frankreich, Finnland, Irland, Italien, den Niederlanden, Österreich, Polen, Portugal, Schweden, der Schweiz, Spanien, der Tschechischen Republik und dem Vereinigten Königreich) sowie dem Gastland Chile und Australien als strategischem Partner unterstützt.

Der Hauptsitz der ESO und ihr Besucherzentrum und Planetarium, die ESO Supernova, befinden sich in der Nähe von München in Deutschland, während die chilenische Atacama-Wüste, ein wunderbarer Ort mit einzigartigen Bedingungen für die Himmelsbeobachtung, unsere Teleskope beherbergt.

Die ESO betreibt drei Beobachtungsstandorte: La Silla, Paranal und Chajnantor. Am Standort Paranal betreibt die ESO das Very Large Telescope und das dazugehörige Very Large Telescope Interferometer sowie zwei Durchmusterungsteleskope, VISTA, das im Infraroten arbeitet, und das VLT Survey Telescope für sichtbares Licht. Ebenfalls am Paranal wird die ESO das Cherenkov Telescope Array South betreiben, das größte und empfindlichste Gammastrahlen-Observatorium der Welt. Zusammen mit internationalen Partnern betreibt die ESO auf Chajnantor APEX und ALMA, zwei Einrichtungen zur Beobachtung des Himmels im Millimeter- und Submillimeterbereich.

Auf dem Cerro Armazones in der Nähe von Paranal bauen wir „das größte Auge der Welt am Himmel“ – das Extremely Large Telescope der ESO. Von unseren Büros in Santiago, Chile, aus unterstützen wir unsere Aktivitäten im Land und arbeiten mit chilenischen Partnern und der Gesellschaft zusammen.

Die Übersetzungen von englischsprachigen ESO-Pressemitteilungen sind ein Service des ESO Science Outreach Network (ESON), eines internationalen Netzwerks für astronomische Öffentlichkeitsarbeit, in dem Wissenschaftler und Wissenschaftskommunikatoren aus allen ESO-Mitgliedsländern (und einigen weiteren Staaten) vertreten sind. Deutscher Knoten des Netzwerks ist das Haus der Astronomie in Heidelberg.

Wissenschaftlicher Artikel
https://www.eso.org/public/archives/releases/sciencepapers/eso2202/eso2202a.pdf

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• Exoplaneten

Der Beitrag ESO: Neuer Planet des sonnennächsten Sterns entdeckt erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: ESON.

5. August 2021 – Zu den Entdeckungen gehört ein Planet mit der halben Masse der Venus – der leichteste Exoplanet, der je mit der Radialgeschwindigkeitsmethode gemessen wurde. Zusätzlich befindet sich in dem Planetensystem eine Wasserwelt und ein weiterer möglicher Planet in der sogenannten habitablen Zone.

„Der Planet in der bewohnbaren Zone könnte eine Atmosphäre haben, die Leben schützen und ermöglichen könnte“, sagt María Rosa Zapatero Osorio, Astronomin am Zentrum für Astrobiologie in Madrid, Spanien, und eine der Autorinnen der heute in Astronomy & Astrophysics veröffentlichten Studie.

Die Ergebnisse sind ein wichtiger Schritt auf der Suche nach Leben auf erdgroßen Planeten außerhalb des Sonnensystems. Die Entdeckung von Biosignaturen auf einem Exoplaneten hängt von der Fähigkeit ab, seine Atmosphäre zu untersuchen, aber die derzeitigen Teleskope sind nicht groß genug, um die für kleine Gesteinsplaneten erforderliche Auflösung zu erreichen. Das neu untersuchte Planetensystem, das nach seinem Stern L 98-59 benannt ist, ist ein attraktives Ziel für zukünftige Beobachtungen von Exoplanetenatmosphären. Es umkreist einen nur 35 Lichtjahre entfernten Stern und beherbergt nach bisherigen Erkenntnissen Gesteinsplaneten wie die Erde oder die Venus, die dem Stern nahe genug sind, um warm zu sein.

Mit Hilfe des VLT der ESO gelang es dem Team herauszufinden, dass drei der Planeten möglicherweise Wasser in ihrem Inneren oder in ihrer Atmosphäre enthalten. Die beiden Planeten im System L 98-59, die dem Stern am nächsten sind, sind wahrscheinlich trocken, könnten aber kleine Mengen Wasser enthalten, während der dritte Planet bis zu 30 % aus Wasser bestehen könnte und damit eine Wasserwelt wäre.

Darüber hinaus entdeckte das Team „versteckte“ Exoplaneten, die zuvor in diesem Planetensystem noch nicht gesichtet worden waren. Sie fanden einen vierten Planeten und vermuten, dass es einen fünften gibt, der sich in einer Zone befindet, die den richtigen Abstand zum Stern hat, damit auf seiner Oberfläche flüssiges Wasser existieren kann. „Wir haben Hinweise auf die Anwesenheit eines erdähnlichen Planeten in der habitablen Zone dieses Systems“, erklärt Olivier Demangeon, Forscher am Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço der Universität Porto in Portugal und Hauptautor der neuen Studie.

Die Studie stellt einen technischen Durchbruch dar, da die Astronomen mithilfe der Radialgeschwindigkeitsmethode feststellen konnten, dass der innerste Planet des Systems nur die Hälfte der Masse der Venus hat. Damit ist er der leichteste Exoplanet, der jemals mit dieser Technik gemessen wurde, die das Wackeln des Sterns ermittelt, das durch die winzige Gravitationskraft der ihn umkreisenden Planeten verursacht wird.

Zur Untersuchung von L 98-59 verwendete das Team den Echelle SPectrograph for Rocky Exoplanets and Stable Spectroscopic Observations (ESPRESSO) am VLT der ESO. „Ohne die Präzision und Stabilität von ESPRESSO wäre diese Messung nicht möglich gewesen“, sagt Zapatero Osorio. „Dies ist ein Schritt nach vorn bei der Bestimmung der Massen von kleinen Planeten außerhalb des Sonnensystems.“

Die Astronomen entdeckten drei der Planeten von L 98-59 erstmals im Jahr 2019 mit Hilfe des Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) der NASA. Dieser Satellit stützt sich auf eine Technik, die Transitmethode genannt wird. Dabei wird die durch einen vorbeiziehenden Planeten verursachte Lichtschwächung des Sterns genutzt, um die Planeten zu finden und ihre Eigenschaften wie ihre Größe zu bestimmen. Doch erst durch die Hinzunahme von Radialgeschwindigkeitsmessungen, die mit ESPRESSO und seinem Vorgänger, dem High Accuracy Radial velocity Planet Searcher (HARPS) am 3,6-Meter-Teleskop der ESO auf La Silla, durchgeführt wurden, fanden Demangeon und sein Team weitere Planeten und konnten die Massen und Radien der ersten drei messen. „Wenn wir wissen wollen, woraus ein Planet besteht, brauchen wir mindestens seine Masse und seinen Radius“, erklärt Demangeon.

Das Team hofft, das System mit dem kommenden James-Webb-Weltraumteleskop (JWST) der NASA/ESA/CSA weiter untersuchen zu können, während das Extremely Large Telescope (ELT) der ESO, das derzeit in der chilenischen Atacama-Wüste gebaut wird und 2027 mit den Beobachtungen beginnen soll, ebenfalls ideal für die Untersuchung dieser Planeten sein wird. „Das HIRES-Instrument am ELT könnte möglicherweise die Atmosphären einiger Planeten des Systems L 98-59 untersuchen und damit das JWST vom Boden aus ergänzen“, sagt Zapatero Osorio.

„Dieses System ist ein Vorbote dessen, was noch kommen wird“, fügt Demangeon hinzu. „Die Menschheit ist seit der Geburt der Astronomie auf der Jagd nach terrestrischen Planeten. Jetzt kommen wir endlich der Entdeckung eines solchen Planeten, der sich in der bewohnbaren Zone seines Sterns befindet und dessen Atmosphäre wir untersuchen können, immer näher.“

Weitere Informationen

Diese Forschungsergebnisse wurden in einem Artikel mit dem Titel „A warm terrestrial planet with half the mass of Venus transiting a nearby star“ (Ein warmer terrestrischer Planet mit der halben Masse der Venus, der einen nahen Stern umkreist) vorgestellt, der in der Zeitschrift Astronomy & Astrophysics erscheint (DOI: 10.1051/0004-6361/202140728).

Das Team besteht aus Olivier D. S. Demangeon (Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, Universidade do Porto, Portugal [IA/UPorto], Centro de Astrofísica da Universidade do Porto, Portugal [CAUP] und Departamento de Física e Astronomia, Faculdade de Ciências, Universidade do Porto, Portugal [FCUP]), M. R. Zapatero Osorio (Centro de Astrobiología, Madrid, Spanien [CSIC-INTA]), Y. Alibert (Physikalisches Institut, Universität Bern, Schweiz [Bern]), S. C. C. Barros (IA/UPorto, CAUP und FCUP), V. Adibekyan (IA/UPorto, CAUP und FCUP), H. M. Tabernero (IA/UPorto und CAUP), A. Antoniadis-Karnavas (IA/UPorto & FCUP), J. D. Camacho (IA/UPorto & FCUP), A. Suárez Mascareño (Instituto de Astrofísica de Canarias, Tenerife, Spanien [IAC] und Departamento de Astrofísica, Universidad de La Laguna, Tenerife, Spanien [ULL]), M. Oshagh (IAC/ULL), G. Micela (INAF – Osservatorio Astronomico di Palermo, Palermo, Italien), S. G. Sousa (IA/UPortol & CAUP), C. Lovis (Observatoire de Genève, Université de Genève, Genf, Schweiz [UNIGE]), F. A. Pepe (UNIGE), R. Rebolo (IAC/ULL & Consejo Superior de Investigaciones Científicas, Spanien), S. Cristiani (INAF – Osservatorio Astronomico di Trieste, Italien [INAF Trieste]), N. C. Santos (IA/UPorto, CAUP und FCUP), R. Allart (Department of Physics and Institute for Research on Exoplanets, Université de Montréal, Kanada und UNIGE), C. Allende Prieto (IAC/ULL), D. Bossini (IA/UPorto), F. Bouchy (UNIGE), A. Cabral (Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa, Portugal [IA/FCUL] und Departamento de Física da Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa, Portugal), M. Damasso (INAF – Osservatorio Astrofisico di Torino, Italien [INAF Torino]), P. Di Marcantonio (INAF Trieste), V. D’Odorico (INAF Trieste & Institute for Fundamental Physics of the Universe, Trieste, Italien [IFPU]), D. Ehrenreich (UNIGE), J. Faria (IA/UPorto, CAUP und FCUP), P. Figueira (Europäische Südsternwarte, Santiago de Chile, Chile [ESO-Chile] und IA/UPorto), R. Génova Santos (IAC/ULL), J. Haldemann (Bern), J. I. González Hernández (IAC/ULL), B. Lavie (UNIGE), J. Lillo-Box (CSIC-INTA), G. Lo Curto (Europäische Südsternwarte, Garching bei München, Deutschland [ESO]), C. J. A. P. Martins (IA/UPorto und CAUP), D. Mégevand (UNIGE), A. Mehner (ESO-Chile), P. Molaro (INAF Trieste und IFPU), N. J. Nunes (IA/FCUL), E. Pallé (IAC/ULL), L. Pasquini (ESO), E. Poretti (Fundación G. Galilei – INAF Telescopio Nazionale Galileo, La Palma, Spanien und INAF – Osservatorio Astronomico di Brera, Italien), A. Sozzetti (INAF Torino), und S. Udry (UNIGE).

Die Europäische Südsternwarte (engl. European Southern Observatory, kurz ESO) ist die führende europäische Organisation für astronomische Forschung und das wissenschaftlich produktivste Observatorium der Welt. Die Organisation hat 16 Mitgliedsländer: Belgien, Dänemark, Deutschland, Finnland, Frankreich, Großbritannien, Irland, Italien, die Niederlande, Österreich, Polen, Portugal, Spanien, Schweden, die Schweiz und die Tschechische Republik. Hinzu kommen das Gastland Chile und Australien als strategischer Partner. Die ESO ermöglicht astronomische Spitzenforschung, indem sie leistungsfähige bodengebundene Teleskope entwirft, konstruiert und betreibt. Auch bei der Förderung internationaler Zusammenarbeit auf dem Gebiet der Astronomie spielt die Organisation eine maßgebliche Rolle. Die ESO verfügt über drei weltweit einzigartige Beobachtungsstandorte in Chile: La Silla, Paranal und Chajnantor. Auf dem Paranal betreibt die ESO mit dem Very Large Telescope (VLT) das weltweit leistungsfähigste Observatorium für Beobachtungen im Bereich des sichtbaren Lichts und zwei Teleskope für Himmelsdurchmusterungen: VISTA, das größte Durchmusterungsteleskop der Welt, arbeitet im Infraroten, während das VLT Survey Telescope (VST) für Himmelsdurchmusterungen ausschließlich im sichtbaren Licht konzipiert ist. Die ESO ist außerdem einer der Hauptpartner bei zwei Projekten auf Chajnantor, APEX und ALMA, dem größten astronomischen Projekt überhaupt. Auf dem Cerro Armazones unweit des Paranal errichtet die ESO zur Zeit das European Extremely Large Telescope (E-ELT) mit 39 Metern Durchmesser, das einmal das größte optische Teleskop der Welt werden wird.

Die Übersetzungen von englischsprachigen ESO-Pressemitteilungen sind ein Service des ESO Science Outreach Network (ESON), eines internationalen Netzwerks für astronomische Öffentlichkeitsarbeit, in dem Wissenschaftler und Wissenschaftskommunikatoren aus allen ESO-Mitgliedsländern (und einigen weiteren Staaten) vertreten sind. Deutscher Knoten des Netzwerks ist das Haus der Astronomie in Heidelberg.

Wissenschaftlicher Artikel
https://www.eso.org/public/archives/releases/sciencepapers/eso2112/eso2112a.pdf

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• Exoplaneten

Der Beitrag ESO: Exoplaneten mit der halben Masse der Venus erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: ESON.

Mit dem Very Large Telescope (VLT) der Europäischen Südsternwarte (ESO) haben Astronomen das Fehlen eines instabilen massereichen Sterns in einer Zwerggalaxie aufgedeckt. Wissenschaftler glauben, dass dies darauf hindeuten könnte, dass der Stern weniger hell wurde und teilweise durch Staub verdeckt ist. Eine alternative Erklärung ist, dass der Stern zu einem Schwarzen Loch kollabierte, ohne eine Supernova zu erzeugen. „Wenn das stimmt“, so Teamleiter und Doktorand Andrew Allan vom Trinity College Dublin, Irland, „wäre das der erste direkte Nachweis eines solchen Riesensterns, der sein Leben auf diese Weise beendet“.

Zwischen 2001 und 2011 untersuchten verschiedene Astronomengruppen den mysteriösen massereichen Stern, der sich in der Kinman-Zwerggalaxie befindet. Ihre Beobachtungen wiesen darauf hin, dass er sich in einem späten Stadium seiner Entwicklung befand. Andrew Allan und seine Mitarbeiter in Irland, Chile und den USA wollten mehr darüber herausfinden, wie besonders massereiche Sterne ihr Leben beenden. Dazu schien das Objekt in der Kinman-Zwerggalaxie das perfekte Ziel zu sein. Doch als sie 2019 das VLT der ESO auf die entfernte Galaxie richteten, konnten sie die charakteristischen Signaturen des Sterns nicht mehr finden. „Stattdessen waren wir überrascht, als wir herausfanden, dass der Stern verschwunden war“, sagt Allan, der eine Studie über den Stern leitete, die heute in Monthly Notices of the Royal Astronomical Society veröffentlicht wurde.

Die Kinman-Zwerggalaxie befindet sich etwa 75 Millionen Lichtjahre entfernt im Sternbild Wassermann und ist zu weit entfernt, als dass Astronomen ihre einzelnen Sterne erkennen könnten. Sie sind jedoch fähig, die Signaturen einiger von ihnen aufspüren. Von 2001 bis 2011 zeigte das Licht der Galaxie durchweg den Nachweis, dass sie einen „Leuchtkräftigen Blauen Veränderlichen“ (LBV) beherbergt, der etwa 2,5 Millionen Mal heller ist als die Sonne. Sterne dieses Typs sind instabil und zeigen gelegentlich dramatische Veränderungen in ihrem Spektrum und ihrer Helligkeit. Sogar bei diesen Schwankungen hinterlassen LBVs spezifische Spuren, die von den Wissenschaftlern identifiziert werden können. In den Daten, die das Team 2019 sammelte, fehlten sie jedoch, so dass sich die Wissenschaftler fragen, was mit dem Stern geschehen ist. „Es wäre höchst ungewöhnlich, dass ein so massereicher Stern verschwindet, ohne eine helle Supernova-Explosion zu erzeugen“, sagt Allan.

Die Gruppe richtete das ESPRESSO-Instrument erstmals im August 2019 auf den Stern, wobei sie die vier 8-Meter-Teleskope des VLT gleichzeitig verwendeten. Aber sie konnten die Anzeichen, die zuvor auf die Anwesenheit des leuchtenden Sterns hindeuteten, nicht finden. Einige Monate später unternahm die Gruppe einen Versuch mit dem X-Shooter-Instrument, ebenfalls am VLT der ESO, und fand wiederum keine Spuren des Sterns.

„Wir haben vielleicht einen der massereichsten Sterne des lokalen Universums entdeckt, der sanft in der Dunkelheit verschwindet“, sagt Teammitglied Jose Groh, ebenfalls vom Trinity College Dublin. „Unsere Entdeckung wäre nicht möglich gewesen ohne die leistungsstarken 8-Meter-Teleskope der ESO, ihre einzigartige Instrumentierung und den prompten Zugang zu diesen Fähigkeiten nach der kürzlichen Vereinbarung Irlands, der ESO beizutreten.“ Irland wurde im September 2018 Mitglied der ESO.

Das Team wandte sich dann älteren Daten zu, die mit X-shooter und dem UVES-Instrument am VLT der ESO in der chilenischen Atacama-Wüste und mit Teleskopen an anderen Orten gesammelt worden waren. „Die Science Archive Facility der ESO ermöglichte es uns, Daten desselben Objekts, die 2002 und 2009 gewonnen wurden, zu finden und zu nutzen“, sagt Andrea Mehner, eine Astronomin der ESO in Chile, die an der Studie teilnahm. „Der Vergleich der hochauflösenden UVES-Spektren von 2002 mit unseren Beobachtungen, die wir 2019 mit dem neuesten hochauflösenden Spektrografen ESPRESSO der ESO gewonnen haben, war besonders aufschlussreich, sowohl aus astronomischer Sicht als auch aus Sicht der Instrumentierung.“

Die alten Daten deuteten darauf hin, dass der Stern in der Kinman-Zwerggalaxie eine starke Ausbruchsperiode durchgemacht haben könnte, die wahrscheinlich irgendwann nach 2011 endete. Leuchtkräftige Blaue Veränderliche Sterne wie dieser neigen dazu, im Laufe ihres Lebens gigantische Ausbrüche zu erleben, was dazu führt, dass die Massenverlustrate der Sterne stark ansteigt und ihre Leuchtkraft dramatisch zunimmt.

Auf der Grundlage ihrer Beobachtungen und Modelle haben die Astronomen zwei Erklärungen für das Verschwinden des Sterns und das Fehlen einer Supernova vorgeschlagen, die mit diesem möglichen Ausbruch zusammenhängen. Der Ausbruch könnte dazu geführt haben, dass der LBV in einen weniger leuchtkräftigen Stern umgewandelt wurde, der auch teilweise durch Staub verdeckt sein könnte. Alternativ sagt das Team, dass der Stern möglicherweise in ein Schwarzes Loch kollabiert ist, ohne eine Supernova-Explosion zu erzeugen. Dies wäre ein seltenes Ereignis: Unser derzeitiges Verständnis darüber, wie massereiche Sterne sterben, deutet darauf hin, dass die meisten von ihnen ihr Leben in einer Supernova beenden.

Zukünftige Studien sind notwendig, um zu bestätigen, welches Schicksal diesem Stern widerfahren ist. Das Extremely Large Telescope (ELT) der ESO, dessen Inbetriebnahme für das Jahr 2025 geplant ist, wird in der Lage sein, Sterne in weit entfernten Galaxien wie der Kinman-Zwerggalaxie aufzulösen und so zur Lösung kosmischer Rätsel wie dieses beizutragen.

Weitere Informationen
Diese Studie wurde in dem Artikel „The possible disappearance of a massive star in the low metallicity galaxy PHL 293B“ vorgestellt, der heute in den Monthly Notices of the Royal Astronomical Society erscheinen wird.

Das Team setzt sich zusammen aus Andrew Allan (School of Physics, Trinity College Dublin, Irland [TCD]), Jose J. Groh (TCD), Andrea Mehner (Europäische Südsternwarte, Chile), Nathan Smith (Steward Observatory, University of Arizona, USA [Steward Observatory]), Ioanna Boian (TCD), Eoin Farrell (TCD), Jennifer E. Andrews (Steward Observatory).

Die Europäische Südsternwarte (engl. European Southern Observatory, kurz ESO) ist die führende europäische Organisation für astronomische Forschung und das wissenschaftlich produktivste Observatorium der Welt. Die Organisation hat 16 Mitgliedsländer: Belgien, Dänemark, Deutschland, Finnland, Frankreich, Großbritannien, Irland, Italien, die Niederlande, Österreich, Polen, Portugal, Spanien, Schweden, die Schweiz und die Tschechische Republik. Hinzu kommen das Gastland Chile und Australien als strategischer Partner. Die ESO führt ein ehrgeiziges Programm durch, das sich auf die Planung, den Bau und den Betrieb leistungsfähiger bodengebundener Beobachtungseinrichtungen konzentriert, die es Astronomen ermöglichen, wichtige wissenschaftliche Entdeckungen zu machen. Auch bei der Förderung internationaler Zusammenarbeit auf dem Gebiet der Astronomie spielt die Organisation eine maßgebliche Rolle.

Die ESO verfügt über drei weltweit einzigartige Beobachtungsstandorte in Chile: La Silla, Paranal und Chajnantor. Auf dem Paranal betreibt die ESO das Very Large Telescope (VLT) und das weltweit führende Very Large Telescope Interferometer sowie zwei Durchmusterungsteleskope: VISTA im Infrarotbereich und das VLT Survey Telescope (VST) für sichtbares Licht. Am Paranal wird die ESO zukünftig außerdem das Cherenkov Telescope Array South beherbergen und betreiben, das größte und empfindlichste Gammastrahlenobservatorium der Welt. Die ESO ist zusätzlich einer der Hauptpartner bei zwei Projekten auf Chajnantor, APEX und ALMA, dem größten astronomischen Projekt überhaupt. Auf dem Cerro Armazones unweit des Paranal errichtet die ESO zur Zeit das Extremely Large Telescope (ELT) mit 39 Metern Durchmesser, das einmal das größte optische Teleskop der Welt werden wird.

Die Übersetzungen von englischsprachigen ESO-Pressemitteilungen sind ein Service des ESO Science Outreach Network (ESON), eines internationalen Netzwerks für astronomische Öffentlichkeitsarbeit, in dem Wissenschaftler und Wissenschaftskommunikatoren aus allen ESO-Mitgliedsländern (und einigen weiteren Staaten) vertreten sind. Deutscher Knoten des Netzwerks ist das Haus der Astronomie in Heidelberg.

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• Veränderliche Sterne

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Quelle: ESON.

„Man könnte sagen, dass es auf diesem Planeten abends regnerisch wird, nur dass es Eisen regnet“, sagt David Ehrenreich, Professor an der Universität Genf in der Schweiz. Er leitete eine Studie über diesen ungewöhnlichen Exoplaneten, die heute in der Zeitschrift Nature veröffentlicht wurde. Er ist als WASP-76b bekannt und befindet sich etwa 640 Lichtjahre entfernt im Sternbild Fische.

Dieses seltsame Phänomen geschieht, weil der Planet mit dem „Eisenregen“ seinem Mutterstern immer nur eine Seite zuwendet, nämlich seine Tagseite, während seine kühlere Nachtseite in ewiger Dunkelheit bleibt. Wie der Mond auf seiner Umlaufbahn um die Erde besitzt auch WASP-76b eine durch Gezeitenkräfte verursachte „gebundene Rotation“: Die Rotation um seine Achse dauert genauso lange wie die Umrundung des Sterns.

Auf seiner Tagseite erhält er von seinem Mutterstern tausendmal mehr Strahlung als die Erde von der Sonne. Es ist so heiß, dass sich die Moleküle in Atome aufspalten und Metalle wie Eisen in die Atmosphäre verdampfen. Der extreme Temperaturunterschied zwischen der Tag- und der Nachtseite führt zu starken Winden, die den Eisendampf von der extrem heißen Tagseite auf die kühlere Nachtseite transportieren, wo die Temperaturen auf etwa 1.500 Grad Celsius sinken.

WASP-76b hat nicht nur unterschiedliche Tag-Nacht-Temperaturen, sondern auch eine ausgeprägte Tag-Nacht-Chemie, so die neue Studie. Mit dem neuen Instrument ESPRESSO am VLT der ESO in der chilenischen Atacama-Wüste identifizierten die Astronomen erstmals chemische Veränderungen auf einem extrem heißen Gasriesen-Planeten. Sie entdeckten eine starke Signatur von Eisendampf in der Abendzone, die die Tag- von der Nachtseite des Planeten trennt. „Überraschenderweise sehen wir den Eisendampf jedoch nicht am Morgen“, sagt Ehrenreich. Der Grund dafür sei, so Ehrenreich, dass „es auf der Nachtseite dieses extremen Exoplaneten Eisen regnet“.

„Die Beobachtungen zeigen, dass in der Atmosphäre der heißen Tagseite von WASP-76b Eisendampf im Überfluss vorhanden ist“, fügt María Rosa Zapatero Osorio, Astrophysikerin am Zentrum für Astrobiologie in Madrid, Spanien, und Vorsitzende des ESPRESSO-Wissenschaftsteams, hinzu. „Ein Bruchteil dieses Eisens wird aufgrund der Rotation des Planeten und der atmosphärischen Winde in die Nachtseite eingetragen. Dort trifft das Eisen auf viel kühlere Umgebungen, kondensiert und regnet herunter.“

Dieses Ergebnis wurde aus den allerersten wissenschaftlichen Beobachtungen gewonnen, die das wissenschaftliche Konsortium, das das Instrument gebaut hat, im September 2018 mit ESPRESSO durchgeführt hat: ein Team aus Portugal, Italien, der Schweiz, Spanien und der ESO.

ESPRESSO – der Echelle SPectrograph for Rocky Exoplanets and Stable Spectroscopic Observations (Echelle-Spektrograf für felsige Exoplaneten und stabile spektroskopische Beobachtungen) – wurde ursprünglich entwickelt, um erdähnliche Planeten um sonnenähnliche Sterne zu suchen. Er hat sich jedoch als wesentlich vielseitiger erwiesen. „Wir erkannten bald, dass die bemerkenswerte Sammelleistung des VLT und die extreme Stabilität von ESPRESSO ihn zu einem erstklassigen Gerät zur Untersuchung von Exoplanetenatmosphären machten“, sagt Pedro Figueira, ESPRESSO-Instrumentenwissenschaftler an der ESO in Chile.

„Was wir jetzt erhalten haben, ist eine ganz neue Art, das Klima der extremsten Exoplaneten zu erforschen“, schließt Ehrenreich.

Endnoten

In einer früheren Version dieser Pressemitteilung wurde die Entfernung zu WASP-76b fälschlicherweise mit 390 Lichtjahren beziffert. Aktuellere Daten deuten jedoch darauf hin, dass die Distanz zum Exoplaneten dagegen 640 Lichtjahre beträgt.

Weitere Informationen

Diese Forschung wurde in einem Artikel vorgestellt, der in Nature erscheinen wird.

Das Team besteht aus David Ehrenreich (Observatoire astronomique de l’Université de Genève, Genf, Schweiz [UNIGE]), Christophe Lovis (UNIGE), Romain Allart (UNIGE), María Rosa Zapatero Osorio (Centro de Astrobiología, Madrid, Spanien [CSIC-INTA]), Francesco Pepe (UNIGE), Stefano Cristiani (INAF Osservatorio Astronomico di Trieste, Italien [INAF Trieste]), Rafael Rebolo (Instituto de Astrofísica de Canarias, Teneriffa, Spanien [IAC]), Nuno C. Santos (Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, Universidade do Porto, Portugal [IA/UPorto] & Departamento de Física e Astronomia, Faculdade de Ciências, Universidade do Porto, Portugal [FCUP]), Francesco Borsa (INAF Osservatorio Astronomico di Brera, Merate, Italien [INAF Brera]), Olivier Demangeon (IA/UPorto), Xavier Dumusque (UNIGE), Jonay I. González Hernández (IAC), Núria Casasayas-Barris (IAC), Damien Ségransan (UNIGE), Sérgio Sousa (IA/UPorto), Manuel Abreu (Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, Universidade de Lisboa, Portugal [IA/FCUL] & Departamento de Física da Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa, Portugal [FCUL], Vardan Adibekyan [IA/UPorto], Michael Affolter (Physikalisches Institut & Center for Space and Habitability, Universität Bern, Schweiz [Bern]), Carlos Allende Prieto (IAC), Yann Alibert (Bern), Matteo Aliverti (INAF Brera), David Alves (IA/FCUL & FCUL), Manuel Amate (IA/UPorto), Gerardo Avila (Europäische Südsternwarte, Garching bei München, Deutschland [ESO]), Veronica Baldini (INAF Triest), Timothy Bandy (Bern), Willy Benz (Bern), Andrea Bianco (INAF Brera), Émeline Bolmont (UNIGE), François Bouchy (UNIGE), Vincent Bourrier (UNIGE), Christopher Broeg (Bern), Alexandre Cabral (IA/FCUL & FCUL), Giorgio Calderone (INAF Triest), Enric Pallé (IAC), H. M. Cegla (UNIGE), Roberto Cirami (INAF Triest), João M. P., Enric Pallé (IAC), H. Cegla (UNIGE), Roberto Cirami (INAF Triest), João M. P. Coelho (IA/FCUL & FCUL), Paolo Conconi (INAF Brera), Igor Coretti (INAF Triest), Claudio Cumani (ESO), Guido Cupani (INAF Triest), Hans Dekker (ESO), Bernard Delabre (ESO), Sebastian Deiries (ESO), Valentina D’Odorico (INAF Triest & Scuola Normale Superiore, Pisa, Italien), Paolo Di Marcantonio (INAF Triest), Pedro Figueira (Europäische Südsternwarte, Santiago de Chile, Chile [ESO Chile] & IA/UPorto), Ana Fragoso (IAC), Ludovic Genolet (UNIGE), Matteo Genoni (INAF Brera), Ricardo Génova Santos (IAC), Nathan Hara (UNIGE), Ian Hughes (UNIGE), Olaf Iwert (ESO), Florian Kerber (ESO), Jens Knudstrup (ESO), Marco Landoni (INAF Brera), Baptiste Lavie (UNIGE), Jean-Louis Lizon (ESO), Monika Lendl (UNIGE & Space Research Institute, Österreichische Akademie der Wissenschaften, Graz, Österreich), Gaspare Lo Curto (ESO Chile), Charle Maire (UNIGE), Antonio Manescau (ESO), C. J. A. P. Martins (IA/UPorto & Centro de Astrofísica da Universidade do Porto, Portugal), Denis Mégevand (UNIGE), Andrea Mehner (ESO Chile), Giusi Micela (INAF Osservatorio Astronomico di Palermo, Italien), Andrea Modigliani (ESO), Paolo Molaro (INAF Triest & Institute for Fundamental Physics of the Universe, Triest, Italien), Manuel Monteiro (IA/UPorto), Mario Monteiro (IA/UPorto & FCUP), Manuele Moschetti (INAF Brera), Eric Müller (ESO), Nelson Nunes (IA), Luca Oggioni (INAF Brera), António Oliveira (IA/FCUL & FCUL), Giorgio Pariani (INAF Brera), Luca Pasquini (ESO), Ennio Poretti (INAF Brera & Fundación Galileo Galilei, INAF, Breña Baja, Spanien), José Luis Rasilla (IAC), Edoardo Redaelli (INAF Brera), Marco Riva (INAF Brera), Samuel Santana Tschudi (ESO Chile), Paolo Santin (INAF Triest), Pedro Santos (IA/FCUL & FCUL), Alex Segovia Milla (UNIGE), Julia V. Seidel (UNIGE), Danuta Sosnowska (UNIGE), Alessandro Sozzetti (INAF Osservatorio Astrofisico di Torino, Pino Torinese, Italien), Paolo Spanò (INAF Brera), Alejandro Suárez Mascareño (IAC), Hugo Tabernero (CSIC-INTA & IA/UPorto), Fabio Tenegi (IAC), Stéphane Udry (UNIGE), Alessio Zanutta (INAF Brera), Filippo Zerbi (INAF Brera).

Die Europäische Südsternwarte (engl. European Southern Observatory, kurz ESO) ist die führende europäische Organisation für astronomische Forschung und das wissenschaftlich produktivste Observatorium der Welt. Die Organisation hat 16 Mitgliedsländer: Belgien, Dänemark, Deutschland, Finnland, Frankreich, Großbritannien, Irland, Italien, die Niederlande, Österreich, Polen, Portugal, Spanien, Schweden, die Schweiz und die Tschechische Republik. Hinzu kommen das Gastland Chile und Australien als strategischer Partner. Die ESO führt ein ehrgeiziges Programm durch, das sich auf die Planung, den Bau und den Betrieb leistungsfähiger bodengebundener Beobachtungseinrichtungen konzentriert, die es Astronomen ermöglichen, wichtige wissenschaftliche Entdeckungen zu machen. Auch bei der Förderung internationaler Zusammenarbeit auf dem Gebiet der Astronomie spielt die Organisation eine maßgebliche Rolle.

Die ESO verfügt über drei weltweit einzigartige Beobachtungsstandorte in Chile: La Silla, Paranal und Chajnantor. Auf dem Paranal betreibt die ESO das Very Large Telescope (VLT) und das weltweit führende Very Large Telescope Interferometer sowie zwei Durchmusterungsteleskope: VISTA im Infrarotbereich und das VLT Survey Telescope (VST) für sichtbares Licht. Am Paranal wird die ESO zukünftig außerdem das Cherenkov Telescope Array South beherbergen und betreiben, das größte und empfindlichste Gammastrahlenobservatorium der Welt. Die ESO ist zusätzlich einer der Hauptpartner bei zwei Projekten auf Chajnantor, APEX und ALMA, dem größten astronomischen Projekt überhaupt. Auf dem Cerro Armazones unweit des Paranal errichtet die ESO zur Zeit das Extremely Large Telescope (ELT) mit 39 Metern Durchmesser, das einmal das größte optische Teleskop der Welt werden wird.

Die Übersetzungen von englischsprachigen ESO-Pressemitteilungen sind ein Service des ESO Science Outreach Network (ESON), eines internationalen Netzwerks für astronomische Öffentlichkeitsarbeit, in dem Wissenschaftler und Wissenschaftskommunikatoren aus allen ESO-Mitgliedsländern (und einigen weiteren Staaten) vertreten sind. Deutscher Knoten des Netzwerks ist das Haus der Astronomie in Heidelberg.

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Der Beitrag ESO-Teleskop beobachtet Exoplaneten, auf dem es Eisen regnet erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: ESO.

Am 5. Oktober 1995 gaben die Schweizer Astronomen Michel Mayor und Didier Queloz auf einer Fachtagung die Entdeckung des ersten Exoplaneten bekannt, welcher einen sonnenähnlichen Stern umkreist. Der vermutlich etwa vier Milliarden Jahre alte ‚Heimatstern‘ dieses Planeten trägt den Namen 51 Pegasi, verfügt über die Spektralklasse G 2 IV und befindet sich in einer Entfernung von etwa 50 Lichtjahren zu unserem Sonnensystem im Sternbild Pegasus.

51 Pegasi b – so der offizielle Name des hier beheimateten Exoplaneten – ist zugleich der erste nachgewiesene Vertreter aus der Klasse der Hot Jupiter. Hierbei handelt es sich um eine bisher relativ häufig nachgewiesene Art von Exoplaneten, welche dem Planeten Jupiter in unserem Sonnensystem bezüglich der Größe und Masse zwar ähneln, die ihre Zentralsterne jedoch – im Gegensatz zu den Gasplaneten unseres Sonnensystems – in Entfernungen von nur wenigen Millionen Kilometern umkreisen. Der Planet 51 Pegasi b verfügt zum Beispiel über etwa 0,46 Jupitermassen und umkreist seinen Zentralstern innerhalb von 4,23 Tagen in einer Entfernung von lediglich etwa 7,8 Millionen Kilometern.

Seit der Entdeckung dieses ersten Exoplaneten konnten Astronomen bis zum heutigen Tag weitere 1.914 Planeten außerhalb unseres Sonnensystems nachweisen, welche sich auf 1.210 Sternsysteme verteilen. Mehrere Tausend ‚Exoplaneten-Kandidaten‘ warten dagegen derzeit noch auf eine Bestätigung durch weitere Observationen.

Genau 20 Jahre nach seiner Entdeckung rückte jetzt jedoch erneut 51 Pegasi b in das Rampenlicht. Einem internationalen Astronomen-Team unter der Leitung von Jorge Martins vom Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço und der Universidade do Porto in Portugal ist es gelungen, das Spektrum, welches von diesem Planeten reflektiert wird, im sichtbaren Bereich des Lichts nachzuweisen und zu analysieren.

Für ihre Untersuchungen verwendeten die beteiligten Astronomen das Instrument HARPS am 3,6-Meter-Teleskop des La-Silla-Observatoriums der Europäischen Südsternwarte (ESO) in den nordchilenischen Anden. Der Échelle-Spektrograf HARPS – so die Kurzform für den „High Accuracy Radial velocity Planet Searcher“ – dient der hochpräzisen Messung der Radialgeschwindigkeit von Sternen und kann somit auch für die Suche nach Exoplaneten eingesetzt werden, welche diese Sterne eventuell umkreisen.

Die Untersuchung von Exoplaneten
Die Untersuchung von Exoplaneten, welche sich relativ nahe an einem hellen und zudem viele Lichtjahre entfernt gelegenen Stern befinden, gestaltet sich als sehr kompliziert. Bei einer der dabei angewandten Techniken handelt es sich um die Beobachtung von Planetentransits. Sobald ein Exoplanet von der Erde aus gesehen direkt vor seinem Mutterstern vorbeizieht, nimmt die Helligkeit des beobachteten Sterns um einen winzigen Bruchteil ab, da der Planet einen Teil des von seinem Zentralgestirn ausgehenden Lichts abschirmt. Durch wiederholte Beobachtungen dieser periodisch auftretenden Helligkeitsveränderungen kann unter anderem die Dauer der Umlaufzeit des Planeten bestimmt werden.

Die derzeit am weitesten verbreitete Methode zur Untersuchung der Atmosphäre eines Exoplaneten beruht auf der Beobachtung des Spektrums des Muttersterns während des Vorübergangs dieses Planeten vor dem Stern. Dabei durchläuft ein kleiner Teil des Sternlichts auch die Atmosphäre des Planeten und wird dabei von dieser ‚gefiltert‘. Diese Technik wird als Absorptionsspektroskopie bezeichnet. Eine alternative Vorgehensweise stellt die Beobachtung der beiden Körper während der Bedeckung des Planeten durch den Stern dar. Hierbei können in erster Linie Informationen über die Temperatur des Exoplaneten gewonnen werden.

Bei diesen Analysen ist es jedoch zwingend notwendig, dass sich die Umlaufbahn des zu untersuchenden Planeten auf einer Bahnebene befindet, welche von der Erde aus betrachtet einen Planetentransit ermöglicht. Und derartige Bedingungen sind nur bei verhältnismäßig wenig Exoplaneten gegeben. Auch der Planet 51 Pegasi b kann nicht auf diese Art untersucht werden.

Eine neue Methode
Die jetzt bei der Untersuchung von 51 Pegasi b von Jorge Martins und seinen Kollegen angewandte Methode ist dagegen von derartigen Transits unabhängig und erlaubt damit die Erforschung von deutlich mehr Exoplaneten als bisher. Sie ermöglicht die direkte Untersuchung des Spektrums eines Planeten im Bereich des sichtbaren Lichts, was zugleich bedeutet, dass daraus zudem verschiedene weitere Eigenschaften des Planeten abgeleitet werden können, welche mit anderen Methoden nicht nachweisbar sind.

Hierbei wird das Lichtspektrum des Zentralsterns als Vorlage für die Suche nach einer ‚abgeschwächten‘ Version des Spektrums verwendet, welches zwar von dem Stern stammt, das aber in Wirklichkeit von dem den Stern umkreisenden Planeten reflektiert wird. Aufgrund der Bewegung des Planeten auf seiner Umlaufbahn um den Stern verschieben sich dabei die spektralen Signaturen des reflektierten Lichts relativ zu dem Stern. Die Messung dieses Effekts ist eine eine äußerst anspruchsvolle Aufgabe, da die Planeten im Vergleich zu ihren gleißend hellen Muttersternen sehr lichtschwach sind. Der Planet 51 Pegasi b erreicht im sichtbaren Licht zum Beispiel nur lediglich etwa ein 50.000stel der Helligkeit seines Muttersterns.

Zusätzlich erschwerend wird das Licht eines zu untersuchenden Exoplaneten durch weitere Effekte und ‚Rauschquellen‘ überlagert und verzerrt. Angesichts dieser immensen Hürden ist die jetzt erfolgte erfolgreiche Beobachtung dieses Effekts durch den HARPS-Spektrografen ein hervorragender Beweis dafür, dass diese Methode nicht nur in der Theorie besteht, sondern tatsächlich auch in der Praxis wissenschaftlich sinnvoll anwendbar ist.

„Diese Art des Nachweises ist von großer wissenschaftlicher Bedeutung, da sie es möglich macht, die reale Masse des Planeten und die Neigung seiner Umlaufbahn zu bestimmen, was für das tiefere Verständnis des Systems unerlässlich ist. Es ermöglicht uns auch den Reflektionsgrad, die sogenannte Albedo, des Planeten abzuschätzen, woraus man wiederum die Zusammensetzung sowohl der Planetenoberfläche als auch der Atmosphäre ableiten kann“, so Jorge Martins.

Wie sich bei den Untersuchungen herausstellte, verfügt 51 Pegasi b über eine Masse von etwa der Hälfte der Masse des Planeten Jupiter und – in Bezug auf unseren Heimatplaneten – über eine Bahnneigung von etwa neun Grad. Die Bahn des Exoplaneten liegt von der Erde aus gesehen also fast ‚auf der Seite‘ – es finden jedoch keine gegenseitigen Bedeckungen zwischen Planet und Zentralstern statt.

Außerdem scheint der Planet trotz seiner geringeren Masse vom Durchmesser her etwa doppelt so groß auszufallen wie der Jupiter. Diese Diskrepanz zwischen Masse und Durchmesser erklärt sich durch die starke Aufheizung und die dadurch bedingte Ausdehnung der Planetenatmosphäre, welche durch die extreme Nähe zum Zentralstern verursacht wird. Des weiteren scheint 51 Pegasi b über eine hohe Reflektanz zu verfügen. Dies sind typische Eigenschaften für einen ‚Heißen Jupiter‘, welcher sich sehr nahe bei seinem Mutterstern befindet und somit viel Sternlicht ausgesetzt ist.

Glänzende Aussichten für die Zukunft
Diese Analysen – und die Tatsache, dass dieses Ergebnis mit dem vergleichsweise ‚kleinen‘ 3,6-Meter-Teleskop der ESO gewonnen wurde, welches bei dieser Technik nur einen beschränkten Anwendungsbereich bietet – eröffnen den Astronomen zugleich glänzende Aussichten für die nähere Zukunft. Die an diesem Teleskop zur Zeit existierenden Instrumentenkonfigurationen werden bereits in Kürze von deutlich leistungsfähigeren Instrumenten an größeren Teleskopen, wie zum Beispiel dem Very Large Telescope (kurz VLT) der ESO oder dem zukünftigen European Extremely Large Telescope (E-ELT) übertroffen werden, welches voraussichtlich im Jahr 2022 in Betrieb gehen wird (Raumfahrer.net berichtete).

„Wir erwarten jetzt sehnlichst erstes Licht des ESPRESSO-Spektrografen am VLT, so dass wir genauere Untersuchungen von diesem und anderen Planetensystemen anstellen können“, so Nuno Santos von der Universidade do Porto, einer der an der Untersuchung beteiligten Astronomen. Der voraussichtlich ab dem Jahr 2016 am VLT zum Einsatz kommende Spektrograf ESPRESSO (kurz für „Echelle SPectrograph for Rocky Exoplanet and Stable Spectroscopic Observations“) und später nochmals leistungsfähigere Instrumente an deutlich größeren Teleskopen wie dem E-ELT werden bei gesteigerter Lichtsammelleistung mit noch deutlich mehr Präzision sowohl die Entdeckung kleinerer Exoplaneten vereinfachen als auch mehr Details über Planeten wie 51 Pegasi b liefern können.

Die hier kurz vorgestellten Ergebnisse der Arbeit von Jorge Martins et al. wurden am 22. April 2015 unter dem Titel „Evidence for a spectroscopic direct detection of reflected light from 51 Peg b“ in der Fachzeitschrift Astronomy & Astrophysics publiziert.

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Fachartikel von Jorge Martins et al.:

• Evidence for a spectroscopic direct detection of reflected light from 51 Peg b (Arxiv, Volltext, engl.)

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