Exoplaneten: Regenbogen verrät Wasser in der Atmosphäre

Lichtbrechung an Wassertropfen führt zu messbarer Polarisation des am Planeten reflektierten Sternenlichts

Leiden (Niederlande) - Ein dem irdischen Regenbogen ähnelndes Phänomen kann die Existenz von Wassertropfen in der Atmosphäre ferner Exoplaneten verraten – und damit einen Hinweis darauf geben, ob diese Welten lebensfreundlich sind. Das zeigt eine Untersuchung niederländischer Astronomen. Schon die nächste Instrumentengeneration könnte hinreichend genaue Messdaten liefern, um den Regenbogen-Effekt in der Strahlung eines Planeten nachzuweisen, schreiben die Forscher im Fachblatt „Astronomy & Astrophysics“.

Bislang setzen die Astronomen vor allem auf spektroskopische Verfahren – also die Zerlegung des Lichts in seine Farben – um Informationen über die Atmosphäre von Exoplaneten zu erhalten. Doch spektroskopische Methoden sind nicht in der Lage, flüssiges Wasser auf einem Planeten nachzuweisen. Erst durch den Nachweis von flüssigem Wasser könnten die Wissenschaftler aber entscheiden, ob ein erdähnlicher Planet in der bewohnbaren Zone eines Sterns tatsächlich lebensfreundlich ist.

Theodora Karalidi von der Sternwarte Leiden und ihre Kollegen setzen deshalb auf die Brechung des vom Zentralsterns an dem Planeten reflektierten Lichts an Wassertropfen – also in Wolken – in der Atmosphäre. Diese Brechung führt zur Entstehung eines Regenbogens. Aber die Brechung zerlegt das Licht nur in seine Spektralfarben, sondern polarisiert es auch. Das reflektierte Licht schwingt also bevorzugt in einer bestimmten Richtung. Die stärkste Polarisation tritt für Wassertropfen unter einem Winkel von 139 Grad auf. Findet man bei einem Exoplaneten also unter diesem Winkel eine signifikante Polarisation der reflektierten Strahlung, so ist dies ein eindeutiges Indiz für die Existenz von Wassertropfen in der Atmosphäre des Planeten.

Über 800 Planeten bei anderen Sternen haben Astronomen inzwischen aufgespürt – darunter zusehends auch solche, die von ihrer Größe her der Erde ähneln. Wie Karalidi und ihre Kollegen zeigen, könnte schon die nächste Generation spezieller Weltraumteleskope die Polarisation durch den Regenbogen-Effekt nachweisen. Eiskristalle in der Hochatmosphäre können das Signal zwar abschwächen, aber nicht völlig verwischen, so die Forscher: „Selbst wenn die Wolken nur zehn bis zwanzig Prozent der Planetenoberfläche abdecken und es über der Hälfte von ihnen Eiskristalle gibt, wäre die Polarisation durch den Regenbogen-Effekt nachweisbar.“

Bildquelle: Nasa/JPL/Caltech

Autor: Rainer KayserE-Mail: Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! Zur Anzeige muss JavaScript eingeschaltet sein!