Astronomie : Dicke Luft auf "Supererde"

Astronomen untersuchen erstmals die Atmosphäre einer fernen "Supererde" – mit nebulösem Ergebnis. Das erwartete Signal für eine Wasserstoffatmosphäre blieb aus.

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Stern am Himmel. Die Atmosphäre eines Planeten kann das Licht seines Muttersterns beeinflussen. Die Gase führen dazu, dass die Intensität bestimmter Wellenlängen verändert wird.
Stern am Himmel. Die Atmosphäre eines Planeten kann das Licht seines Muttersterns beeinflussen. Die Gase führen dazu, dass die...Foto: Nature

Bei der Erforschung ferner Welten ist Astronomen um Jacob Bean ein weiterer Fortschritt gelungen. Mithilfe des Very Large Telescope in Chile erkundeten sie im April und im Juni die Atmosphäre des Exoplaneten GJ 1214b. Ihre Ergebnisse veröffentlichen sie jetzt im Fachblatt „Nature“ (Band 4687, Seite 669). Der 40 Lichtjahre entfernte Himmelskörper ist im Vergleich zu den meisten bisher gefundenen fernen Planeten klein. Sein Durchmesser ist nur zweieinhalbmal so groß wie der unserer Erde. Es ist also kein Gasriese wie etwa Jupiter, sondern vermutlich ein fester Planet und gehört zur Klasse der „Supererden“.

„Bislang sind nur drei Supererden bekannt, die einen Transit zeigen, sich also regelmäßig zwischen ihren Mutterstern und einen Beobachter auf der Erde schieben“, sagt Derek Homeier von der Universität Göttingen, der an der Untersuchung beteiligt war. Die Forscher verfolgten, wie sich während dieser Transits das Licht seines Muttersterns bei einzelnen Wellenlängen verändert. Daraus, so hofften sie, lässt sich die Zusammensetzung seiner Atmosphäre ableiten. Dass GJ 1214b eine Gashülle haben muss, hatte bereits ein anderes Team herausgefunden: Die Dichte des Planeten ist so gering, dass er nicht ausschließlich aus festem Material bestehen kann.

Die Ergebnisse der Atmosphärenanalyse ist verwirrend, denn das erwartete Signal für eine Wasserstoffatmosphäre blieb aus. Dafür gibt es zwei Erklärungsmöglichkeiten. Erstens: Der Planet hat eine sehr ausgedehnte Atmosphäre aus Wasserstoff und Helium, die jedoch von Staubwolken bedeckt ist. Die Schmutzschicht schluckt das Sternenlicht, so dass der „Fingerabdruck“ des Planeten im Spektrum unentdeckt bleibt. Zweitens: Es gibt eine sehr dichte Atmosphäre aus anderen, schwereren Gasen. „Denkbar wären Verbindungen aus Kohlenstoff, Sauerstoff und Stickstoff“, sagt Homeier.

Die vorhandenen Daten stellten die Forscher vor ein Rätsel, fügt er hinzu. „Wir wissen nicht, ob GJ 1214b eine Wasserwelt ist oder ob es ein Gesteinplanet ist, der allerdings keinen metallischen Kern wie die Erde hat.“ Sollte es Wasser geben, dann aber nur als Gas und nicht in flüssiger Form, sagt Homeier. Dafür ist es auf der Supererde, die ihren Stern in anderthalb Tagen umrundet, viel zu heiß. Nun setzen die Astronomen ihre Hoffnungen auf weitere Untersuchungen mit Weltraumteleskopen, denn deren Messungen werden nicht von der Erdatmosphäre gestört. Das verbessert die Chance, den Aufbau von GJ 1214b zu entschlüsseln.

Rund 500 Exoplaneten wurden bis heute entdeckt. Gut möglich, dass die Zahl rasch zunimmt. Wie Pieter van Dokkum und Charlie Conroy ebenfalls in „Nature“ berichten, gibt es mehr kleine, schwach leuchtende Sterne („rote Zwerge“) als bislang gedacht. Das zeigten Beobachtungen mit dem Keck-Observatorium auf Hawai. Die Gesamtzahl der Sterne im All sei deshalb bis zu dreimal höher als angenommen, sagt van Dokkum. Folglich gebe es auch viel mehr ferne Planeten, die diese Sonnen kreisen.

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