Quelle: NASA Webb Mission Team / Goddard Space Flight Center, 16. Juni 2026

„Heiße Jupiter gelten bereits als einige der extremsten Exoplaneten, die wir kennen, aber selbst innerhalb dieser Gruppe ist HD 80606 b einer der extremsten“, sagte Tiffany Kataria, die leitende Forscherin der Studie am Jet Propulsion Laboratory der NASA in Südkalifornien. „Normalerweise stellen wir uns heiße Jupiter als heiße Gasriesen vor, die direkt neben ihren Sternen liegen, doch die stark exzentrische Umlaufbahn dieses Planeten schafft ein völlig anderes Phänomen.“

Wenn sich der Planet seinem Stern nähert, zeigt Webb, dass seine Temperatur um 600 Grad Celsius in die Höhe schießt. Frühere Studien haben gezeigt, dass radikale Temperaturschwankungen dazu führen können, dass sich die Chemie und die Wolken eines Exoplaneten in kürzester Zeit verändern. Nach Angaben des Forschungsteams machen die dynamischen Bedingungen von HD 80606 b den Planeten zu einem idealen Ziel, um diese Veränderungen mit den leistungsstarken Instrumenten von Webb zu beobachten.

„Die Beobachtung eines Planeten wie HD 80606 b ist tatsächlich sehr effizient, da seine ungewöhnliche Umlaufbahn mit den damit einhergehenden Schwankungen der Temperatur und der chemischen Zusammensetzung es uns ermöglicht, innerhalb weniger Stunden Daten unter unterschiedlichen Bedingungen zu sammeln und diese Erkenntnisse auf andere heiße Jupiter oder konventionellere Exoplaneten anzuwenden“, sagte Laura C. Mayorga, Mitautorin der Studie und Exoplaneten-Astronomin am Johns Hopkins Applied Physics Laboratory in Laurel, Maryland.

Die Messungen der Temperatur und der chemischen Zusammensetzung erfolgten mittels Spektroskopie, einer Technik, mit der Wissenschaftler Licht in seine einzelnen Farben zerlegen, um Informationen über die Zusammensetzung, Temperatur, Bewegung und physikalischen Eigenschaften von Objekten im Weltraum zu gewinnen. Das Team nutzte das MIRI (Mid-Infrared Instrument) des Webb-Teleskops für eine ausgedehnte Beobachtung von HD 80606 b vor, während und nach seinem Periastron, also dem Punkt, an dem der Planet seinem Stern am nächsten kommt. Während des Periastrons durchlief der Planet aus der Perspektive von Webb zudem hinter dem Stern, was als sekundäre Eklipse bezeichnet wird. Die Beobachtung war über Jahre hinweg geplant worden, da die zeitliche Abstimmung, um den Planeten genau an diesem Punkt zu erfassen, aufgrund seiner extrem elliptischen 111-Tage-Umlaufbahn sowie der Webbs eigenen Einschränkungen hinsichtlich der Blickrichtung zu bestimmten Jahreszeiten – bedingt durch die Position der Erde in ihrer Umlaufbahn um die Sonne – sehr komplex war.

Die Forscher geben an, dass sie gerade erst damit begonnen haben, die verschiedenen Schichten eines unglaublich umfangreichen Datensatzes zu entschlüsseln, aber sie können bereits deutlich eine dramatische Veränderung der Temperatur des Exoplaneten erkennen. „Webb hat gezeigt, dass der Temperaturanstieg des Planeten noch extremer war, als wir es anhand der Spitzer-Daten erwartet hatten“, sagte Kataria.

Tatsächlich war der Planet bereits als „gebratener Exoplanet“ bezeichnet worden und hatte sogar ein eigenes Poster in der beliebten Serie der NASA erhalten. Das inzwischen außer Dienst gestellte Spitzer-Weltraumteleskop der NASA legte den Grundstein für die Infrarotbeobachtungen von HD 80606 b und zeigte, dass detailliertere spektroskopische Daten von Webb besonders aufschlussreich sein würden.

„Spitzer hat bei der Erforschung dieses Exoplaneten Erstaunliches geleistet, und nun knüpft Webb an dieses Erbe an, indem er es uns ermöglicht, noch genauer hinzuschauen und bestimmte chemische Signaturen wie Methan und Kohlendioxid zu unterscheiden – das ist einfach ein erstaunlicher Fortschritt“, sagte Ryan Challener, Mitautor und wissenschaftlicher Mitarbeiter am Cornell Center for Astrophysics and Planetary Science. „Aus diesem einen Datensatz lässt sich so viel lernen – wir stehen wirklich erst am Anfang, wenn es darum geht, zu entschlüsseln, was Webb uns zu sagen hat.“

Das James-Webb-Weltraumteleskop ist das weltweit führende Observatorium für Weltraumwissenschaft. Webb lüftet Geheimnisse in unserem Sonnensystem, blickt darüber hinaus auf ferne Welten um andere Sterne und erforscht die rätselhaften Strukturen und Ursprünge unseres Universums sowie unseren Platz darin. Webb ist ein internationales Programm unter der Leitung der NASA in Zusammenarbeit mit ihren Partnern, der ESA (Europäische Weltraumorganisation) und der CSA (Kanadische Weltraumagentur).

Weitere Informationen zu Webb finden Sie unter: science.nasa.gov/webb

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• Exoplaneten

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Quelle: AIP 2. November 2022.

2. November 2022 – Während der „Anti-Aging-Effekt“ von heißen Jupitern, d.h. riesigen gasförmigen Exoplaneten, die einen Stern in Merkur-Entfernung oder näher umkreisen, schon früher beobachtet wurde, dokumentieren neue Beobachtungen nun zum ersten Mal den Effekt systematisch und liefern somit den bisher stärksten Nachweis für dieses exotische Phänomen.

„In der Medizin braucht man viele Menschen, die an einer Studie teilnehmen, um zu wissen, ob die Effekte real sind oder eine Art Ausreißer“, sagt Nikoleta Ilic, Doktorandin in der Abteilung Sternphysik und Exoplaneten am AIP und Erstautorin der Studie. „Das gleiche gilt manchmal auch für die Astronomie, und diese Studie gibt uns die Gewissheit, dass diese heißen Jupiter die Sterne, die sie umkreisen, tatsächlich jünger wirken lassen, als sie sind.“

Ein heißer Jupiter kann seinen Wirtsstern durch Gezeitenkräfte beeinflussen, so dass sich der Stern schneller dreht, als wenn er keinen solchen Planeten hätte. Diese schnellere Rotation kann dazu führen, dass der Wirtsstern aktiver wird und mehr Röntgenstrahlung erzeugt, was auf ein jüngeres Alter des Sterns hindeuten kann.

Wie beim Menschen gibt es jedoch viele Faktoren, die die Vitalität eines Sterns bestimmen können. Alle Sterne verlangsamen mit zunehmendem Alter ihre Rotation und Aktivität und erleben weniger Ausbrüche. Da es schwierig ist, das Alter der meisten Sterne genau zu bestimmen, war es für Astronominnen und Astronomen bisher schwierig festzustellen, ob ein Stern ungewöhnlich aktiv ist, weil er von einem nahen Planeten beeinflusst wird, der ihn jünger erscheinen lässt, als er ist, oder weil er tatsächlich jung ist.

Die Forscherinnen gingen dieses Problem an, indem sie Doppelsternsysteme untersuchten, bei denen die Sterne weit voneinander entfernt sind, aber nur einer von ihnen von einem heißen Jupiter umkreist wird. Astronominnen und Astronomen wissen, dass sich die Sterne in den Doppelsternsystemen, genau wie menschliche Zwillinge, gleichzeitig bilden. Der Abstand zwischen den Sternen ist viel zu groß, als dass sie sich gegenseitig beeinflussen könnten oder als dass der heiße Jupiter den anderen Stern beeinflussen könnte. Das bedeutet, dass sie den planetenfreien Stern im System als „Kontrollproband“ verwenden können.

„Es ist fast so, als würde man Zwillinge in einer Studie verwenden, bei der ein Zwilling in einer völlig anderen Umgebung lebt, die sich auf ihre Gesundheit auswirkt“, erklärt Mitautorin Prof. Dr. Katja Poppenhäger, Leiterin der Abteilung Sternphysik und Exoplaneten am AIP. „Indem wir einen Stern mit einem nahegelegenen Planeten mit seinem Zwilling ohne einen solchen vergleichen, können wir die Unterschiede im Verhalten der gleichaltrigen Sterne untersuchen.“

Das Team beobachtete die von den Sternen ausgesandte Röntgenstrahlung mit den Weltraumteleskopen Chandra und XMM-Newton, um zu bestimmen, wie „jung“ ein Stern ist. Sie suchten nach Anzeichen für den Einfluss ihrer Planeten auf die Sterne, indem sie fast drei Dutzend Systeme im Röntgenlicht studierten. Sie fanden heraus, dass die Sterne mit heißen Jupitern tendenziell heller im Röntgenlicht und damit aktiver waren als ihre Begleitsterne ohne heiße Jupiter.

„In früheren Fällen gab es einige sehr faszinierende Hinweise, aber jetzt haben wir endlich den statistischen Beweis, dass einige Planeten tatsächlich ihre Sterne beeinflussen und sie jung halten“, so Mitautorin Marzieh Hosseini, ebenfalls AIP-Forscherin. „Wir hoffen, dass künftige Studien dazu beitragen werden, mehr Systeme zu entdecken, um diesen Effekt besser zu verstehen.“

Originalveröffentlichung
Tidal star–planet interaction and its observed impact on stellar activity in planet-hosting wide binary systems. N. Ilic, K. Poppenhaeger, S. Marzieh Hosseini, 2022, MNRAS, 513, 3, 4380, doi.org/10.1093/mnras/stac861, https://academic.oup.com/mnras/article/513/3/4380/6564186, https://arxiv.org/abs/2203.13637, pdf: https://arxiv.org/pdf/2203.13637.

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

Ein Beitrag von Hans Lammersen. Quelle: Spiegel online, welt.de.

Die Existenz von Exoplaneten ist mittlerweile nichts Besonderes mehr. Daher gehen die Astronomen einen Schritt weiter und versuchen, die Atmosphären dieser Himmelkörper auf ihre Beschaffenheit hin zu untersuchen. Dabei hat nun ein Team unter der Leitung der britischen Astronomin Jayne Birkby von der Universität Leiden die Existenz von Wasser in der Atmosphäre eines Exoplaneten von der Erde aus nachgewiesen.

Bei dem Himmelskörper handelt es sich um den vor acht Jahren durch den Satelliten Hipparcos nachgewiesenen Planeten HD 189733b, einen sehr nah an seinem Heimatstern kreisenden jupiterähnlichen Planeten mit einer Oberflächentemperatur von wahrscheinlich mehr als tausend Grad Celsius. Sein Stern HD 189733 ist etwa 63 Lichtjahre von der Erde entfernt, also eigentlich nur einen Katzensprung.

Dieses Objekt nahmen die Wissenschaftler mit dem europäischen Very Large Telescope (VLT) in Chile unter die Lupe. Dabei suchten sie Wassermoleküle in der Atmosphäre des Planeten, was schon aus dem Grund nicht leicht war, weil man durch die irdische, ebenfalls mit Wasser durchsetzte Atmosphäre zunächst einmal hindurch sehen und das Spektrum des irdischen von dem des exoplanetaren Wassers sauber trennen musste. Indem dies nun gelungen ist, stehen den Wissenschaftlern neue Fenster zur genaueren Analyse der Atmosphären von Exoplaneten zur Verfügung. Sie sind nicht mehr allein auf Teleskope in den Umlaufbahnen oder auf Raumsonden angewiesen, sondern können von der Erde aus derartige Untersuchungen anstellen.

Die beteiligten Wissenschaftler haben als nächstes das Ziel, die Methode auch auf kleinere Planeten anzuwenden. Doch dazu sind auch bei den erdgebundenen Teleskopen größere Öffnungen notwendig. Daher warten auch Birkby und ihre Kollegen auf den Nachfolger des VLT – das Extremely Large Telescope der Europäer, welches in 9 Jahren seine Arbeit aufnehmen soll.

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• Exoplaneten
• Exoplaneten in habitabler Zone

Der Beitrag Wasser auf Exoplaneten von der Erde aus nachweisbar erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Stefan Heykes. Quelle: ESA/NASA.

HD 189733b ist ein nur 63 Lichtjahre entfernter Planet, der zur Gruppe der „heißen Jupiter“ gehört. Das sind Gasplaneten, die in großer Nähe um ihren Stern kreisen und dadurch sehr hohe Temperaturen aufweisen. Aus systematischen Gründen sind solche Planeten am einfachsten zu entdecken. In diesem Fall wurde der Planet 2005 mithilfe der Transitmethode entdeckt. Das heißt, dass der Planet vor seinem Stern entlangzieht und ihn dadurch verdunkelt. Dieser Helligkeitseinbruch erlaubt Rückschlüsse auf die Größe und Umlaufzeit des Planeten.

Weitere Erkenntnisse lassen sich durch präzise Analysen während eines Transits gewinnen. So geht Licht des Sterns durch die Atmosphäre hindurch. Daraus lassen sich durch sehr exakte Analysen des beobachteten Lichts Transmissionsspektren des Planeten erstellen. Damit sind in den letzten Jahren für HD 189733b viele Elemente und Moleküle nachgewiesen worden, die dessen Atmosphäre prägen. So konnten unter anderem Wasser, Methan, Kohlenmonoxid oder Natrium aufgespürt werden. HD 189733b ist einer der am besten untersuchten Planeten überhaupt.

Solche Beobachtungen liefern aber keine Erkenntnisse darüber, wie der Planet für uns erscheinen würde, wenn wir ihn mit unseren eigenen Augen sehen könnten. Dazu hat Hubble diesmal nicht während einer Primärbedeckung (Planet zieht vor dem Stern entlang), sondern während einer Sekundärbedeckung (Planet zieht hinter dem Stern entlang) HD 189733 beobachtet. Wenn das passiert, entfällt das vom Planeten reflektierte Licht, was ebenfalls zu einer Abdunkelung führt. Diese ist allerdings viel schwächer als die Verdunkelung während einer Primärbedeckung. Dabei wurde das STIS-Spektrometer von Hubble in sechs Spektralbereiche eingeteilt. Während der Bedeckung gab es im blauen Bereich einen deutlich sichtbaren Abfall (wenn auch nur von etwa 0,1 Promille). Die einfache Schlussfolgerung ist, dass dieser Planet blau ist.

Vermutete Ursache für die blaue Färbung sind Silikatpartikel in der rund 1000°C heißen, turbulenten Atmosphäre von HD 189733b. Hinweise auf dadurch verursachte Streuung fanden sich bereits in den Transmissionsspektren, aber erst jetzt kann man sicher sein, dass der Planet dadurch wirklich blau erscheint.

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Der Beitrag Der azurblaue Planet – HD 189733b erschien zuerst auf Raumfahrer.net.