Atmosphäre von Exoplaneten untersucht Den Außerirdischen auf der Spur
Düsseldorf · Exoplaneten sind erst einmal gar nicht so leicht zu entdecken. Hat man einen gefunden, möchte man natürlich gerne wissen: Könnten dort Außerirdische leben? Dazu muss die dortige Atmosphäre untersucht werden, was nicht so einfach ist. Bis jetzt.
Schwarze Löcher, ferne Galaxien, explodierende Sonnen
Der Planet Tau Bootis b wurde bereits im Jahre 1996 entdeckt und ist damit einer der ersten bekannten Exoplaneten überhaupt. Nach wie vor ist er einer der erdnächsten Exoplaneten, den die Astronomen kennen.
Sein Mutterstern ist daher leicht mit bloßem Auge zu sehen. Für den Planeten gilt das allerdings nicht: Bislang hatte sich Tau Bootis b ausschließlich durch seine Schwerkraftwirkung auf seinen Stern bemerkbar gemacht. Der Planet ist ein sogenannter "heißer Jupiter": ein großer Gasplanet, dessen Umlaufbahn sehr nah am Stern liegt.
Wie bei den meisten Exoplaneten führt seine Umlaufbahn Tau Bootis b von der Erde aus gesehen nicht direkt vor seinem Mutterstern vorbei — es gibt keinen sogenannten Transit (so wie ihn irdische Beobachter kürzlich beim Venustransit in unserem eigenen Sonnensystem erleben konnten).
Bis vor kurzem waren solche Transits allerdings die einzige Möglichkeit, die Atmosphäre solcher "heißer Jupiter" zu untersuchen: Wenn der Planet vor dem Stern vorbeiläuft, durchläuft ein winziger Teil des Sternlichts die Atmosphäre des Planeten.
Dabei wird ein Teil des Lichtes herausgefiltert — und die Art und Weise, wie dies geschieht, ist für die Atmosphäre ähnlich charakteristisch wie ein Fingerabdruck für einen Menschen. Da bei Tau Bootis b kein Transit stattfindet, konnte man seine Atmosphäre bislang nicht auf diese Art und Weise untersuchen.
Nach 15 Jahren erfolgloser Versuche, das schwache Leuchten zu untersuchen, das heiße Jupiter aussenden, ist es den Astronomen nun endlich gelungen, die Atmosphärenstruktur von Tau Bootis b zu entschlüsseln und außerdem noch die Masse des Planeten präzise zu bestimmen.
Die Mehrzahl der bekannten Exoplaneten wurde durch die Wirkung ihrer Schwerkraft auf ihr Zentralgestirn entdeckt. Mit dieser Methode kann jedoch nur eine Untergrenze für die Planetenmasse bestimmt werden, nicht die tatsächliche Masse.
Die neue Methode ist weit leistungsfähiger: Indem sie das Licht des Planeten direkt untersuchten, konnten die Astronomen den Winkel zwischen seiner Bahnebene und der Sichtlinie zur Erde messen. Daraus lässt sich wiederum die Masse des Planeten sehr genau bestimmen.
Neben dem direkten Nachweis der Atmosphäre und der Bestimmung der Masse von Tau Bootis b gelang es den Astronomen, die Menge an Kohlendioxid und die Temperatur in verschiedenen Schichten der Planetenatmosphäre zu messen.
Dazu verglichen sie ihre Beobachtungen mit theoretischen Modellen. Ein überraschendes Ergebnis dieser Studie ist, dass die Temperatur der Atmosphäre mit zunehmender Höhe geringer wird. Dies ist das genaue Gegenteil der Temperaturinversion — also des Ansteigens der Temperatur mit der Höhe — die man bei anderen Exoplaneten aus der Klasse der "heißen Jupiter" gefunden hat
