Astronomen, die das James-Webb-Weltraumteleskop (JWST) nutzen, haben den Austritt erheblichen Heliumgases aus WASP-107b beobachtet, einem einzigartigen Exoplaneten, der 212 Lichtjahre entfernt im Sternbild Jungfrau liegt. Dieses Ergebnis liefert wichtige Erkenntnisse darüber, wie Planeten ihre Atmosphäre verlieren – ein Prozess, der für das Verständnis der Bewohnbarkeit und Entwicklung des Planeten von entscheidender Bedeutung ist.
Entdeckung der atmosphärischen Flucht
Der Nahinfrarotbildgeber und spaltlose Spektrograph (NIRISS) des JWST entdeckte eine massive Heliumwolke um WASP-107b. Dieser „Super-Puff“- oder „Zuckerwatte“-Planet, der erstmals 2017 identifiziert wurde, weist eine außergewöhnlich geringe Dichte auf und umkreist seinen Stern in einer Entfernung von weniger als dem 16-fachen der Erde-Sonne-Entfernung. Seine Umlaufdauer beträgt lediglich 5,7 Tage.
Das austretende Helium ist kein kleines Rinnsal; Es bildet eine Wolke, die so groß ist, dass sie das Licht des Sterns teilweise verdeckt, bevor der Planet daran vorbeizieht. Modelle deuten darauf hin, dass sich diese Wolke in Richtung seiner Umlaufbahn auf das Zehnfache des Planetenradius ausdehnt.
Warum das wichtig ist
Die Flucht aus der Atmosphäre ist ein grundlegender Prozess, der die Entwicklung des Planeten prägt. Auf der Erde verlieren wir pro Sekunde etwa 3 kg Atmosphäre, hauptsächlich Wasserstoff. Bei Planeten, die näher an ihren Sternen liegen – wie WASP-107b – wird dieser Effekt dramatisch verstärkt. Die hohen Temperaturen (ca. 500 °C oder 932 °F), die durch die Gezeitenerwärmung (aus einer leicht elliptischen Umlaufbahn) verursacht werden, beschleunigen diesen Verlust.
„Es ist daher wichtig, die Mechanismen dieses Phänomens, das die Atmosphäre bestimmter felsiger Exoplaneten erodieren könnte, vollständig zu verstehen“, erklärt der Astronom Vincent Bourrier von der Universität Genf.
Der Verlust der Atmosphäre kann darüber entscheiden, ob ein Planet flüssiges Wasser zurückhält oder wie die Venus unfruchtbar wird. Diese Forschung hilft Wissenschaftlern zu beurteilen, welche Exoplaneten bewohnbar sein könnten und warum andere nicht.
Hinweise zur Planetenentstehung
Zusätzlich zu Helium bestätigten die JWST-Daten das Vorhandensein von Wasser, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und Ammoniak in der Atmosphäre von WASP-107b. Diese Verbindungen liefern Hinweise auf die Entstehungs- und Migrationsgeschichte des Planeten. Wissenschaftler gehen davon aus, dass sich WASP-107b wahrscheinlich weiter von seinem Stern entfernt gebildet hat und sich dann nach innen bewegt hat, was zu einer aufgeblasenen Atmosphäre und anhaltendem Gasverlust geführt hat.
Wichtige Erkenntnisse
- Erheblicher Heliumaustritt: JWST entdeckte eine massive Heliumwolke, die WASP-107b entweicht.
- Geringe Dichte: Der Planet hat eine außergewöhnlich geringe Dichte und ähnelt einer „Zuckerwatte“-Welt.
- Atmosphärische Erosion: Die Ergebnisse verdeutlichen, wie atmosphärisches Entweichen Planeten ihrer Atmosphäre berauben kann.
- Migrationsgeschichte: Der Planet entstand wahrscheinlich weiter draußen und wanderte dann näher an seinen Stern heran.
Die in Nature Astronomy veröffentlichte Forschung unterstreicht die Fähigkeit des JWST, exoplanetare Atmosphären zu untersuchen und die Geheimnisse der Planetenentwicklung zu lüften. Das Verständnis dieser Prozesse ist entscheidend für die Beurteilung der potenziellen Bewohnbarkeit von Exoplaneten und für die Planung der Zukunft der Planetenwissenschaft.
