Studie bestätigt Atmosphäre einer Supererde
EU-finanzierten Forschern ist es erstmals gelungen, die Atmosphäre einer Supererde, also eines extrasolaren Planeten mit einer Masse größer als die der Erde, zu analysieren. Der Planet mit der Bezeichnung GJ 1214b wurde 2009 entdeckt. Diese neueste Forschungsarbeit bestätigt nun im Einklang mit ersten Ergebnissen von Astronomen in Chile, dass der Planet eine Atmosphäre hat. Den Forschern zufolge, die ihre Studie in der Fachzeitschrift Nature vorstellen, sei sie "ein Meilenstein auf dem Weg zur Erkundung dieser Welten." Ihre Arbeit wurde teilweise durch ein Marie-Curie-Stipendium für ausländische Forscher in Europa (International Incoming Fellow grant) aus dem Siebten Rahmenprogramm (RP7) der EU finanziert. Entdeckt wurde GJ 1214b letztes Jahr mithilfe des HARPS-Spektrografen (High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher) auf dem 3,6-Meter-Teleskop der Europäischen Südsternwarte (ESO) in Chile. Erste Ergebnisse ließen darauf schließen, dass dieser Planet eine Atmosphäre besaß, und jetzt hat ein internationales Team von Astronomen unter der Leitung von Jacob Bean vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics in den USA diese Hypothese im Detail untersucht und bestätigt. Dafür nutzten sie das FORS-Instrument (UV-FOcal Reducer and low dispersion Spectrograph) auf dem Superteleskop VLT (Very Large Telescope) der ESO. "Dies ist die erste Supererde, deren Atmosphäre analysiert wurde", sagte Dr. Bean. "Damit haben wir auf dem Weg zur Erkundung dieser Welten einen Meilenstein erreicht." GJ 1214b hat den 2,6-fachen Radius und die 6,5-fache Masse der Erde, womit der Exoplanet in die Klasse der Supererden gehört - inzwischen wurden mehr als 500 Exoplaneten bestätigt. Sein Zentralstern liegt etwa 40 Lichtjahre von der Erde entfernt im Sternbild Schlangenträger (Ophiuchus) und leuchtet nur schwach. Läge GJ 1214 so weit von uns entfernt wie die Sonne, würde er uns 300-mal schwächer erscheinen. Allerdings ist er auch klein, was bedeutet, dass der Planet im Vergleich zu der stellaren Scheibe groß und so relativ leicht zu studieren ist. Der Planet zieht alle 38 Stunden einmal an seinem Mutterstern vorbei, da er ihn in einer Entfernung von lediglich 2 Millionen Kilometern umkreist - etwa 70 Mal näher als der Abstand der Erde zur Sonne. Um die Atmosphäre zu untersuchen, beobachtete das Team das Licht des Sterns, wenn der Planet an ihm vorbeizieht. Während dieser Transite durchdringt ein Teil des Sternenlichts die Atmosphäre des Planeten, wobei je nach chemischer Zusammensetzung und Wetter auf dem Planeten bestimmte Wellenlängen des Lichts absorbiert werden. Die Forscher verglichen diese präzisen neuen Messungen mit den bei verschiedenen möglichen atmosphärischen Zusammensetzungen zu erwartenden Werten. Vor den neuen Beobachtungen hielten die Astronomen drei Atmosphären für GJ 1214b für möglich. Im ersten Szenario war der Planet von Wasser umhüllt, das angesichts der Nähe zum Stern als Dampf vorliegen würde. Die zweite Möglichkeit war, dass es sich um einen Gesteinsplaneten handelt, dessen Atmosphäre hauptsächlich aus Wasserstoff besteht, in der es aber hohe Wolken oder Dunstschleier gibt. Als dritte Option kam eine Art Mini-Neptun in Frage, mit einem nur kleinen Gesteinskern und einer dicken wasserstoffreichen Atmosphäre. Die neuen Messungen zeigten keine verräterischen Anzeichen für Wasserstoff, also schlossen die Forscher die dritte Option aus. Die Atmosphäre ist entweder reich an Wasserdampf oder wird, ähnlich wie bei den Atmosphären von Venus und Titan in unserem Sonnensystem, von Wolken oder Nebel verdeckt, welche die Wasserstoffsignatur verbergen würden. "Wir können zwar noch nicht genau sagen, woraus die Atmosphäre besteht, doch haben wir mit dieser spannenden Studie die Optionen für diese entfernte Welt auf dampfhaltig oder dunstig eingegrenzt", sagte Dr. Bean. "Jetzt sind Beobachtungen im Infrarotbereich nötig, um entscheiden zu können welche dieser beiden Atmosphären es auf GJ 1214b tatsächlich gibt."
Länder
Chile, Vereinigte Staaten