Abenteuer Astronomie

Moleküle in der Atmosphäre eines Exoplaneten

Das nahinfrarote Spektrum des Exoplaneten HD 189733b, wie es mit Hubbles NICMOS bestimmt werden konnte (schwarze Symbole) — und dazu ein Modellspektrum mit vier Molekülen: Die auffälligsten Absorptionsstrukturen sind markiert. [Swain et al.]

Auf den ersten Blick mag es nicht besonders dramatisch aussehen, aber der Kontext macht’s: Die Grafik zeigt das nahinfrarote Spektrum der Atmosphäre eines Planeten eines anderen Sterns — und mindestens drei Moleküle verraten sich darin. Es ist der wohl am besten untersuchte Exoplanet überhaupt, HD 189733b, der alle 2,2 Tage vor der Scheibe seines Sternes herzieht: Dieser K-Stern ist mit 62 Lichtjahren relativ nahe und mit 5,5 Größenklassen im K-Band sehr hell, während der Planet relativ zum Stern so groß ist, dass er im Transit das Sternlicht um 2,5% reduziert. Sein Durchmesser beträgt nämlich ein Sechstel des Sterndurchmessers: Dadurch reflektiert er, wenn er fast hinter dem Stern steht und für uns sozusagen »Vollplanet« ist, so viel Sternlicht Richtung Erde bzw. strahlt dank seiner 1200 Kelvin Temperatur im Infraroten so stark, dass die Emission erstaunlich leicht zu analysieren ist. Von mehreren Messungen in dieser Stellung, die Stern- und Planetenstrahlung kombinieren, subtrahiert man mehrere Spektren des reinen Sternlichts, während sich der Planet gerade komplett hinter ihm verbirgt, und übrig bleibt ein Spektrum des Planeten.

Zeitgleich sind jetzt zwei neue Arbeiten mit dieser Technik erschienen, die einmal mehrere Moleküle in Absorption und einmal speziell viel Wasserdampf in Absorption nachweisen: Vage und z.T. strittige Hinweise auf diese Bestandteile der Planetenatmosphäre gab es schon länger, aber diesmal scheinen die Nachweise sehr signifikant zu sein. Mit dem Infrarotinstrument NICMOS auf dem Hubble Space Telescope war 2007 ein Spektrum von 1,5µm bis 2,5µm erstellt worden, das sich nur modellieren ließ, wenn man der Planetenatmosphäre Wasserdampf, Kohlenmonoxid und Kohlendioxid sowie Methan beimischte. Weitere Zacken im Spektrum deuten sogar auf noch mehrere weitere Molekülsorten (mit bis zu 8 Atomen) hin, die sich aber noch nicht identifizieren ließen. Messungen des Spitzer Space Telescope zwischen 3µm und 20µm zeigen ebenfalls starke Absorption durch Wasserdampf (der sich bei früheren Untersuchungen unerklärlicherweise rar machte): Beide Arbeiten demonstrieren, wie weit die Astronomie in wenigen Jahren bei der chemischen Analyse fremder Welten schon gekommen ist. Dieser konkrete Planet wäre betont lebensfeindlich, aber dieselbe Technik würde auch bei vielversprechenderen fremden Welten funktionieren.

Daniel Fischer