Ein genauerer Blick auf Exoplaneten – die geheimnisvollen Himmelskörper
Wenn wir uns mit Planeten befassen, denken wir meist an die acht, die unsere Sonne umkreisen. Planeten gibt es aber keineswegs nur in unserem Sonnensystem. Immerhin wurde von der Wissenschaft bis heute die Existenz von mindestens 5 000 Planeten bestätigt, die andere Sterne umkreisen. Was wissen wir also über diese sogenannten Exoplaneten? Erstaunlich wenig. „Wir wissen, dass es in der Milchstraße viele Gesteinsplaneten wie die Erde gibt, doch wir hatten bisher nicht die Mittel, um ihre Atmosphäre, ihr Klima, ihre Bewohnbarkeit oder die mögliche Existenz von außerirdischem Leben zu untersuchen“, sagt Ignas Snellen, Astronom an der Universität Leiden. Dank der Fortschritte in der Spektroskopie ist es in der Astronomie nun möglich, diese geheimnisvollen felsigen Exoplaneten eingehender zu betrachten. Genau das hat Snellen mit Unterstützung des EU-finanzierten Projekts EXOPLANETBIO getan.
Ein entscheidender Wendepunkt
Im Mittelpunkt dieses vom Europäischen Forschungsrat unterstützten Projekts steht CRIRES+, ein hochauflösender Infrarot-Spektrograph mit Querdispergierung, der kürzlich im Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte in Chile installiert wurde. Als verbesserte Version des ursprünglichen CRIRES-Instruments erweitert CRIRES+ den Wellenlängenbereich des Very Large Telescope um den Faktor 10. AE (Abstand Erde-Sonne) ist eine astronomische Längeneinheit. „CRIRES+ ist ein echter Wendepunkt, denn es verlagert den Schwerpunkt der Atmosphärenforschung von den heißen 1 000 bis 15 000 AE-Riesen wie dem Jupiter zu den kühleren 400 bis 700 AE-Planeten wie dem Neptun und den Super-Erden“, erklärt Snellen.
Eine bahnbrechende Entdeckung
Mit diesem Instrument konnte Snellen eine Bestandsaufnahme der Rotationsraten der Planeten vornehmen – ein wichtiger Indikator für die Masse und das Alter eines Planeten. Außerdem untersuchte er die Atmosphären kühler Supererden und bestimmte die vertikalen und longitudinalen atmosphärischen Temperaturprofile heißer Jupiter-ähnlicher Exoplaneten. Die Krönung dieser Arbeit stellte jedoch der erstmalige Nachweis eines geringfügig vorkommenden Isotops (Kohlenstoff-13) in der Atmosphäre eines Exoplaneten dar. Die bahnbrechende Entdeckung wurde bei TYC 8998-760-1 b gemacht, einem gasförmigen Exoplaneten in 30 Lichtjahren Entfernung im Sternbild Musca. Obwohl sie es nicht hundertprozentig wissen, glauben die Forschenden, dass der Kohlenstoff das Ergebnis der Entstehung des Planeten in beträchtlicher Entfernung von seinem Mutterstern TYC 8998-760-1 ist, der sich etwa 310 Lichtjahre von der Erde entfernt befindet. „Die Isotopenforschung birgt das Potenzial, uns mehr über die Entstehung und Entwicklung von Planeten zu sagen und ist ein wichtiger erster Schritt auf einem hoffentlich langen Entdeckungsweg“, fügt Snellen hinzu.
Weitere Untersuchungen stehen an
Um eine Vorstellung von der Bedeutung dieser Entdeckung zu vermitteln, wurde dem Team von EXOPLANETBIO ein großer Zeitblock für die Beobachtung am Very Large Telescope zur Verfügung gestellt. „Uns wurde eine beispiellose Beobachtungszeit von 14 Nächten zugewiesen, die wir nutzen werden, um die Kohlenstoffisotope in einer Reihe von Objekten weiter zu untersuchen – nicht nur in Exoplaneten, sondern auch in Braunen Zwergen“, fasst Snellen zusammen. Die Ergebnisse dieser Arbeit werden die Grundlage für zwei oder drei neue Dissertationen bilden.
Schlüsselbegriffe
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