VLT-Spektrograph entschlüsselt Atmosphären ferner Welten
Astronomen lösen Rätsel um den lange bekannten Exoplaneten Tau-Bootis-b.
Ein internationales Astronomenteam hat eine ausgeklügelte Technik zur Untersuchung der Atmosphären von Exoplaneten entwickelt und sie mit Hilfe des Very Large Telescope der ESO auf den Exoplaneten Tau-Bootis-b angewandt. Die Wissenschaftler fingen das schwache Leuchten des Planeten auf und konnten so erstmals seine Masse präzise bestimmen, seine Umlaufbahn vermessen und seine Atmosphäre analysieren.
Abb.: Tau-Bootis-b wurde als einer der ersten Exoplaneten bereits im Jahr 1996 entdeckt und ist auch heute noch einer der nächstgelegenen bekannten Exemplare überhaupt. (Bild: ESO, L. Calçada)
Der Planet ist ein „heißer Jupiter“: ein großer Gasplanet, dessen Umlaufbahn sehr nah am Stern liegt. Wie bei den meisten Exoplaneten führt seine Umlaufbahn von der Erde aus gesehen nicht direkt vor seinem Mutterstern vorbei – es gibt keinen Transit. Bis vor kurzem waren solche Transits allerdings die einzige Möglichkeit, Exoplanetenatmosphäre zu untersuchen: anhand des winzigen Teil des Sternlichts, das die Gashülle des Planeten durchläuft.
Nun ist es den Astronomen gelungen, auf andere Weise die Atmosphärenstruktur von Tau-Bootis-b zu entschlüsseln und außerdem noch die Masse des Planeten präzise zu bestimmen. Dazu nutzte das Team den CRIRES-Spektrografen am VLT. Sie kombinierten hochpräzise Infrarotbeobachtungen bei einer Wellenlänge von rund 2,3 Mikrometern mit einem innovativen Verfahren, das das schwache Leuchten des Planeten aus dem ungleich stärkeren Leuchten des Zentralgestirns herauslöst.
Indem die Forscher das Licht des Planeten direkt untersuchten, konnten sie den Winkel zwischen seiner Bahnebene und der Sichtlinie zur Erde messen. Daraus lässt sich wiederum die Masse des Planeten sehr genau bestimmen. Über die Veränderungen in der Bewegung des Planeten um seinen Stern ergibt sich ein Winkel von 44° und die Masse des Planeten zu sechs Jupitermassen.
Daneben 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 in großen Höhen mit zunehmender Höhe geringer wird. Dies ist das genaue Gegenteil der Temperaturinversion, die andere Exoplaneten aus der Klasse der „heißen Jupiter“ aufweisen.
„Unsere Studie zeigt das große Potenzial heutiger bodengebundener Teleskope und ihrer Nachfolger wie des E-ELT. Möglicherweise werden wir mit dieser Methode eines Tages sogar Anzeichen für biologische Aktivität auf erdähnlichen Exoplaneten finden können ”, schließt Ko-Autor Ignas Snellen von der Sterrewacht Leiden.
ESON / OD
