30.06.2025

James-Webb-Weltraumteleskop entdeckt seinen ersten Exoplaneten

TWA 7 b ist der leichteste Planet, der direkt abgebildet werden konnte, und ist eine wichtige Etappe hin zur Abbildung erdähnlicher Planeten.

Das James Webb Space Telescope (JWST) ermöglicht seit seiner Inbetriebnahme im Jahr 2022 eine bessere Charakterisierung bereits bekannter Exoplaneten. Dank der von der CNRS-Forscherin Anne-Marie Lagrange am Observatoire de Paris geleiteten Forschung hat das Teleskop nun aber auch das direkte Bild eines bisher unbekannten Exoplaneten aufgenommen. Diese Entdeckung gelang mit einem in Frankreich hergestellten Koronagraphen, der am Mittelinfrarot-Instrument MIRI des JWST installiert ist.

Der helle Fleck oben rechts vom Stern ist die als TWA 7b identifizierte Quelle... — In diesem Bild von MIRI wurde das Licht des Sterns TWA 7 (Sternsymbol) ausgeblendet. Dadurch bleiben das Licht der Trümmerscheibe um den Stern sowie andere Infrarotquellen sichtbar. Der helle Fleck oben rechts vom Stern ist die als TWA 7b identifizierte Quelle innerhalb der Trümmerscheibe. Der andere orangefarbene Fleck ist ein Hintergrundstern. Für dieses Bild wurde nur ein einziges MIRI-Band verwendet (hier in orange). Blau gefärbt ist eine zusätzliche Wellenlänge, die vom SPHERE-Instrument des Very Large Telescope (VLT) der ESO aufgenommen wurde und die die Scheibe mit der Lücke zeigt.
Quelle: ESA/Webb, NASA, CSA, A.M. Lagrange, M. Zamani (ESA/Webb)

Grundsätzlich sind massearme Planeten im thermischen Bereich des mittleren Infrarots leichter aufzuspüren, wofür das JWST ein einzigartiges Beobachtungsfenster geschaffen hat. Unter den Scheiben, die von vorne gesehen wurden, erregten zwei besondere Aufmerksamkeit bei den Forschern, da frühere Beobachtungen konzentrische, ringförmige Strukturen in ihnen erkennen ließen.

Bislang hatten die Wissenschaftler vermutet, dass diese Strukturen durch die Gravitationswechselwirkung zwischen nicht identifizierten Planeten und Planetesimalen entstanden sind. Eines der beiden Systeme mit Namen TWA 7 weist drei ausgeprägte Ringe auf, von denen einer besonders schmal ist und zwei leere Bereiche mit fast keiner Materie aufweist. Das mit dem JWST aufgenommene Bild zeigte eine Strahlungsquelle im Herzen dieses schmalen Rings. Nachdem sie die Möglichkeit eines möglichen Beobachtungsfehlers ausgeschlossen hatten, kamen die Wissenschaftler zu dem Schluss, dass es sich höchstwahrscheinlich um einen Exoplaneten handelt. Detaillierte Simulationen haben in der Tat die Bildung eines dünnen Rings und eines „Lochs“ genau an der Position des Planeten bestätigt, was perfekt mit den Beobachtungen des JWST übereinstimmt.

TWA 7, auch bekannt als CE Antilae, ist ein junger (~6,4 Millionen Jahre alt) Stern des Typs M, der in einer Entfernung von etwa 111 Lichtjahren in der Assoziation TW Hydrae liegt. Wir schauen nahezu senkrecht auf seine Scheibe, dies macht ihn zu einem idealen Ziel für die hochempfindlichen Beobachtungen von Webb im mittleren Infrarot.

Scheibe um den Stern TWA 7, aufgenommen mit dem SPHERE-Instrument des ESO-VLT — Bild der Scheibe um den Stern TWA 7, aufgenommen mit dem SPHERE-Instrument des Very Large Telescope der ESO. Das Bild, das mit dem MIRI-Instrument des JWST aufgenommen wurde, ist überlagert. Man kann deutlich den leeren Bereich um TWA 7 b im R2-Ring (CC #1) erkennen.
Quelle: A.-M. Lagrange et al. / ESO / JWST

Dieser neue Exoplanet mit dem Namen TWA 7 b ist zehnmal leichter als die bisher aufgenommenen! Seine Masse ist mit der des Saturns vergleichbar, die etwa 30 % der Masse des Jupiters, des massivsten Planeten des Sonnensystems, beträgt. Dieses Ergebnis stellt einen neuen Schritt in der Erforschung und direkten Abbildung von immer leichteren Exoplaneten dar. Das JWST hat das Potenzial, in Zukunft noch weiter zu gehen. So hoffen die Forschenden, Bilder von Planeten mit nur 10 % der Jupitermasse aufnehmen zu können. Diese Entdeckung ebnet den Weg zu direkten Bildern von terrestrischen Exoplaneten. Sie werden die Hauptziele künftiger Generationen von weltraum- und bodengestützten Teleskopen sein, von denen einige fortschrittlichere Koronagraphen verwenden werden. Die vielversprechendsten Systeme für diese zukünftigen Beobachtungen werden bereits identifiziert. (od / CNRS / ESA)