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Exoplaneten: WASP-121b ist eine glühende Höllenwelt mit Stratosphäre

Der rund 2200 Grad Celsius heiße Exoplanet WASP-121b ist von einer Stratosphäre umgeben, wie es Beobachtungen mit den Weltraumteleskopen Hubble und Spitzer zeigen. In dieser heißen Atmosphärenschicht gibt es größere Mengen an heißem Wasserdampf.
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Rund 880 Lichtjahre von uns entfernt im südlichen Sternbild Achterdeck befindet sich der sonnenähnliche Stern WASP-121, der in äußerst geringem Abstand von einem jupiterähnlichen Gasriesen umrundet wird. Bei diesem hat nun ein Forscherteam um Thomas M. Evans an der britischen University of Exeter eine Stratosphäre mit deutlichen Gehalten an heißem Wasserdampf nachgewiesen. WASP-121b umkreist in 1,3 Tagen sein Zentralgestirn im zehnfachen Abstand Erde-Mond oder im Abstand von rund 3,8 Millionen Kilometern. Somit ist er auf der sternzugewandten Seite im Mittel gut 2200 Grad Celsius heiß – eine Temperatur, bei der schon manche Metalle verdampfen.

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Eine Höllenwelt: WASP-121b | Der ultraheiße Jupiter WASP-121b ist von einer Stratosphäre umgeben (künstlerische Darstellung). Er verliert durch die starke Strahlung seines extrem nahen Zentralgestirns auch Gas, das sich als langer Schweif zeigt. Der Planet wird durch die enormen Gezeitenkräfte in unmittelbarem Umfeld zum Stern deutlich verzerrt.

Die Forscher nutzten für ihre Untersuchungen die Weltraumteleskope Hubble und Spitzer, um im Infraroten Spektren des Sterns mit und ohne Planet aufzunehmen. Durch Subtraktion konnten sie dann das Spektrum des Planeten herausfiltern. In den Daten fanden sie Hinweise darauf, dass WASP-121b eine Strato­sphäre aufweist, also eine Atmosphärenschicht, in der mit der Höhe die Temperatur ansteigt, wie dies auch in der irdischen Stratosphäre der Fall ist. Der Temperaturunterschied zwischen der tiefer liegenden Troposphäre und der sich darüber anschließenden Stratosphäre beträgt rund 560 Grad Celsius.

Die ultraheiße Atmosphäre des Gasriesen weist also eine Temperaturinversion auf: Ab dieser Grenzlinie erhöht sich die Temperatur der Gase wieder, nachdem sie mit steigender Höhe zunächst sinkt. Für die Entstehung dieser Inversion sind offenbar Vanadiumoxid (VO) und in geringerem Maße auch Titan­oxid (TiO) in der Gashülle verantwortlich. Sie absorbieren die Strahlung des Sterns und heizen dabei die darüberliegenden Atmosphärenschichten auf, ähnlich wie das Ozon in der irdischen Atmo­sphäre. Sie sorgen dafür, dass der in der Stratosphäre befindliche Wasserdampf so heiß wird, dass er die Strahlung emittiert, die sich mit den Weltraumteleskopen Hubble und Spitzer im Spektrum nachweisen ließ.

Die heiße Höllenwelt WASP-121b

Bislang waren alle Beobachtungen von Wasserdampf bei anderen Exoplaneten auf die Absorption von Sternlicht durch atmosphärische Gase zurückzuführen. Sollten sich also die Beobachtungen von Evans und seinen Koautoren bestätigen lassen, so wäre damit die erste Stratosphäre jenseits des Sonnensystems nachgewiesen worden.

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