Astronomen weisen erstmals Eisen und Titan in der Atmosphäre eines extrem heißen Exoplaneten nach
Mit einer Temperatur von 4000 Kelvin ist der 650 Lichtjahre entfernte Exoplanet KELT-9b der heißeste Planet, den die Astronomen bislang kennen. Einem Forscherteam aus der Schweiz, Großbritannien, Italien und Spanien gelang es jetzt, Eisen und Titan in der Atmosphäre des Planeten nachzuweisen. Die Entdeckung gelang, weil die Metalle als Dampf in atomarer Form vorliegen und nicht, wie bei kühleren Planeten, molekular in Staubpartikeln gebunden. Die Untersuchung der Atmosphäre solcher sehr „heißen Jupiter“ liefere Aufschluss darüber, wie sich diese extremen Planeten entwickeln, so die Wissenschaftler im Fachblatt „Nature“.
„Der Planet ist ein einzigartiges Laboratorium für die Analyse der atmosphärischen Evolution unter dem Einfluss der extremen Strahlung eines nahen Sterns“, erklärt David Ehrenreich von der Universität Genf, einer der beteiligten Forscher. KELT-9b umkreist seinen Zentralstern alle 36 Stunden in einem Abstand von etwa fünf Millionen Kilometern – einem Dreißigstel des Abstands Erde-Sonne. Zudem ist der Zentralstern mit einer Oberflächentemperatur von über 10.000 Kelvin fast doppelt so heiß wie unsere Sonne. Dadurch heizt sich der Planet, der etwa doppelt so groß und drei Mal so massereich wie Jupiter ist, auf 4000 Kelvin auf – heißer als manche Sterne.
Astronomen vermuten, dass solche extremen Planeten unter dem Einfluss der intensiven Strahlung sogar vollständig verdampfen können. Aufschluss über die Entwicklung der Planeten kann die Untersuchung der chemischen Zusammensetzung ihrer Atmosphären liefern. Theoretische Modelle der Atmosphäre von KELT-9b hatten angedeutet, dass sie dampfförmiges Eisen enthalten könnte. Auf seiner Umlaufbahn zieht KELT-9b von der Erde aus gesehen alle 36 Stunden vor seinem Stern vorüber. Diesen Umstand haben sich Ehrenreich und seine Kollegen zunutze gemacht: Mit einem speziellen Spektrographen am Galileo-Teleskop auf La Palma beobachteten sie die Strahlung des Sterns, die bei einem solchen Transit durch die Atmosphäre hindurchgeht.
Die chemischen Elemente der Atmosphäre absorbieren einen Teil der Strahlung und hinterlassen dabei charakteristischen Linien im Spektrum des Sterns. „Die theoretischen Vorhersagen dienten uns quasi als Schatzkarte“, sagt Jens Hoeijmakers von der Universität Genf. So gelang es den Forschern, die Absorptionslinien von neutralem und einfach ionisiertem Eisen nachzuweisen. „Und als wir in den Daten tiefer gruben, fanden wir sogar noch mehr,“ so Hoeijmakers. Nämlich Absorptionslinien des Metalls Titan, das offenbar ebenfalls als Dampf in der Atmosphäre von KELT-9b vorkommt. Nun wollen die Forscher mit ihrem Verfahren die Atmosphären weiterer extrem heißer Planeten untersuchen.
Bildquelle: Denis Bajram