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Exoplaneten: Ein Orkan aus Kohlenmonoxid

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Der Gasplanet HD209458b war der erste Exoplanet, der durch einen Transit identifiziert wurde: Wenn er, von der Erde aus gesehen, vor seinem Zentralstern vorbeizieht, schwächt er dessen Licht eine Zeitlang geringfügig ab. Das geschieht alle dreieinhalb Tage, so dass Astronomen seither die Gelegenheit hatten, ihn genau zu studieren. Weil bei einem Transit ein Teil des Sternlichts die Atmosphäre des Planeten durchquert, hinterlassen die in der Atmosphäre enthaltenen Moleküle ihre Absorptionslinien im Spektrum des gemessenen Lichts. Anhand dieses "Fingerabdrucks" fanden die Astronomen heraus, dass in der Hülle des Planeten Kohlenmonoxid vorhanden ist.

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Heißer Gasplanet (künstlerische Darstellung) | Wenn Planeten ihren Zentralstern in geringer Entfernung umrunden, können sich in ihrer Atmosphäre große Temperaturunterschiede aufbauen. Das kann zu Orkanen führen, die weitaus gewaltiger sind als solche auf der Erde.
Wenn sich der Planet von der Erde weg- oder auf sie zubewegt, erscheinen die Spektrallinien zum roten beziehungsweise blauen Ende des Spektrums verschoben. Diese Verschiebung maß ein Forscherteam um Ignas Snellen vom Observatorium Leiden in den Niederlanden mit einer Genauigkeit, dass sich sogar die Umlaufgeschwindigkeit des Planeten bestimmen ließ: Sie beträgt 140 Kilometer pro Sekunde. Somit war es auch möglich, die Masse von HD209458b mit dem Newtonschen Gravitationsgesetz direkt zu berechnen. Sie entspricht 60 Prozent der Jupitermasse.

Zum ersten Mal haben Forscher Umlaufgeschwindigkeit und Masse eines Exoplaneten auf diese Weise ermittelt. Bei der üblichen Radialgeschwindigkeitsmethode misst man lediglich die Geschwindigkeit des Zentralsterns, der sich mit dem Planeten um den gemeinsamen Schwerpunkt bewegt. Wenn die Masse des Zentralsterns bekannt ist, lässt sich daraus auch die Masse des Begleiters abschätzen.

Kleine Abweichungen in der Verschiebung der Spektrallinien machten die Astronomen auf ein weiteres Phänomen aufmerksam: In der Atmosphäre des Planeten wüten Orkane mit einer Geschwindigkeit von 5000 bis 10000 Kilometern pro Stunde. Diese gewaltigen Stürme können zustandekommen, weil der Gasriese seinen Zentralstern in einer sehr geringen Entfernung umrundet – in nur einem Zwanzigstel der Entfernung der Erde zur Sonne. Der Stern heizt die ihm zugewandte Seite des Planeten bis auf 1000 Grad Celsius auf. Da der Gasriese dem Stern stets die gleiche Seite zuwendet, ist der Temperaturunterschied zwischen Tag- und Nachtseite sehr groß. Große Temperaturunterschiede führen auf der Erde zu starken Winden, und ebenso ist es auf HD209458b – nur in viel größerem Maßstab. (mk)

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  • Quellen
Snellen, I.A.G. et al.: The orbital motion, absolute mass and high-altitude winds of exoplanet HD209458b. In: Nature 465, S. 1049–1051, 2010.

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