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Extrasolare Planeten: Ein Exoplanet mit gigantischem Kometenschweif

Wie ein Komet erscheint im Ultravioletten der Exoplanet GJ 436b, der einen riesigen Gasschweif aus Wasserstoff besitzt. Er verdeckt bei seinen Umläufen das Zentralgestirn für mehrere Stunden.
Kepler-444 und Exoplaneten

Die Vielfalt der extrasolaren Planeten, von denen mittlerweile mehr als 1930 gesichert bekannt sind, ist immer wieder erstaunlich. Der Exoplanet GJ 436b, der einen 33 Lichtjahre von uns entfernten Roten Zwerg im Sternbild Löwe umrundet, ist offenbar von einer riesigen Hülle und einem langen Schweif aus Wasserstoffgas umgeben. Diese sorgen dafür, dass der Stern im Ultravioletten für mehrere Stunden um bis zu 56 Prozent in seiner Helligkeit nachlässt, wenn der Exoplanet von uns aus gesehen vor seinem Zentralgestirn durchzieht. Im sichtbaren Licht sorgt der Planet nur für einen Helligkeitsabfall von 0,7 Prozent.

Der Exoplanet GJ 436b (künstlerische Darstellung)
Der Exoplanet GJ 436b | Der Exoplanet GJ 436b umläuft sein Zentralgestirn GJ 436, einen Roten Zwerg mit einem halb so großen Durchmesser wie die Sonne, in 2,6 Tagen. Er gehört zu den heißen Neptunen und weist etwa die 22-fache Erdmasse auf. Durch den geringen Abstand zu seinem Stern entweicht ein kleiner Teil seiner Atmosphäre und bildet eine Hülle und einen langen Schweif aus Wasserstoffgas (hier violett dargestellt). Im Ultravioletten sorgen diese Hülle und der Schweif dafür, dass der Stern bei den Durchgängen seines Planeten bis zu 60 Prozent seiner Helligkeit verliert.

GJ 436b umrundet sein Zentralgestirn in nur 2,6 Tagen und gehört somit zur Klasse der "heißen Neptune". Er hat rund 22 Erdmassen und den 4,3-fachen Durchmesser unserer Erde. Der im Jahr 2004 entdeckte Planet ist somit etwas massereicher und größer als Neptun in unserem Sonnensystem. Sein Zentralgestirn ist ein Roter Zwerg mit 40 Prozent der Sonnenmasse, der nur rund 2,5 Prozent der solaren Leuchtkraft erreicht. Durch den geringen Abstand zu seinem Stern wird GJ 436b aber dennoch so stark aufgeheizt, dass ein Teil seiner Atmosphäre entweicht und sich um den Planeten als Hülle ansammelt, die in einen langen Schweif ausläuft. Der Rote Zwerg hat zu wenig Leuchtkraft und zu schwache Sternwinde, um die Hülle, die überwiegend aus Wasserstoffgas besteht, sofort wegzublasen.

Auf die Schliche von GJ 436b kamen die Forscher um David Ehrenreich vom Observatoire de l'Université de Genève, als sie den Durchgang des Planeten mit dem Weltraumteleskop Hubble beobachteten. Dabei stellten sie fest, dass schon rund zwei Stunden, bevor sich der Planet vor seine Sonne schiebt, die Sternhelligkeit im Ultravioletten abzusinken beginnt. Auf dem Höhepunkt der Verfinsterung beträgt die Leuchtkraft von GJ 436 nur noch 44 Prozent. Auch nachdem der Planet seinen rund eine Stunde langen Durchgang beendet hat, ist die Helligkeit von GJ 436 noch für rund drei Stunden reduziert. Die einfachste Erklärung hierfür ist eine Hülle aus Wasserstoffgas, die das vom Stern kommende ultraviolette Licht absorbiert. Die Forscher vermuten, dass der Exoplanet pro Sekunde rund 100 bis 1000 Tonnen Wasserstoff an die Umgebung abgibt. Dies ist eine im Vergleich zur Masse von GJ 436b äußerst geringe Menge und reicht auch über Zeiträume von Milliarden Jahren nicht aus, um die Atmosphäre dieser Welt signifikant auszudünnen.

© D. Ehrenreich / V. Bourrier (Université de Genève) / A. Gracia Berná (Universität Bern)
Der Kometenschweif von GJ 436b
Diese Computersimulation verdeutlicht, wie die Hülle und der Schweif aus Wasserstoffgas um den Exoplaneten GJ 436b das Zentralgestirn bei den Durchgängen verdunkeln.

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  • Quellen
Originalarbeit: Ehrenreich, D. et al., Nature 522, S. 459 – 461, 2015, doi: 10.1038/nature14501

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