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Exoplanet: Ein Heißer Jupiter auf extrem elliptischer Bahn

Alle 111 Tage kommt der Heiße Jupiter HD 80606 b seinem Stern so nahe, dass seine Oberflächentemperatur um 600 Grad Celsius ansteigt. Die großen Abstandsunterschiede sorgen für ausgeprägte Jahreszeiten – anders als bei der Erde, wo sie von der Orientierung der Rotationsachse zur Sonne abhängen.
Illustration eines Exoplaneten mit lebhaften Farben, die von Gelb über Orange bis Rot reichen, der im Weltraum schwebt. Im Vordergrund ist ein heller Stern zu sehen, dessen Lichtstrahlen sich ausbreiten. Der Hintergrund zeigt einen dunklen, sternenübersäten Himmel. Das Bild vermittelt den Eindruck von Hitze und Energie, typisch für astronomische Darstellungen von Planeten und Sternen.
Wegen seiner stark unterschiedlichen Abstände zu seinem Zentralgestirn schwankt die Temperatur auf dem Exoplaneten HD 80606 b aufgrund seines Orbits um bis zu 600 Grad Celsius (Illustration).

Exoplaneten erstaunen im Hinblick auf ihre Vielfalt immer wieder: Im Fall des Heißen Jupiters HD 80606 b stoßen wir auf einen heißen Gasriesen mit vierfacher Jupitermasse, dessen Oberflächentemperatur im Verlauf seines 111 Tage langen Jahres um 600 Grad Celsius zwischen Winter und Sommer variiert. Er wurde von einer Forschungsgruppe um Tiffany Kataria am Jet Propulsion Laboratory der NASA im kalifornischen Pasadena mit dem James-Webb-Weltraumteleskop (JWST) genauer untersucht.

Im Gegensatz zur Erde, wo die Jahreszeiten und demzufolge auch die Temperaturen von der Stellung der um 23 Grad geneigten Rotationsachse zur Sonne abhängen, sind hier die enorm unterschiedlichen Abstände des Exoplaneten zu seinem Zentralgestirn für die Temperaturschwankungen verantwortlich. HD 80606 b bewegt sich um seinen Stern HD 80606 auf einer stark elliptischen Bahn mit einer Exzentrizität von e = 0,93, die damit eher an langperiodische Kometen als an Planeten unseres Sonnensystems erinnert. Wenn er alle 111 Tage seinen größten Abstand zum Stern durchläuft, das Apastron, dann trennen ihn 133 Millionen Kilometer vom Zentralgestirn, was 88 Prozent des Abstands der Erde zur Sonne entspricht. Im sternnächsten Bereich seiner Bahn, dem Periastron, sind es nur fünf Millionen Kilometer – oder 3,1 Prozent des Abstands von der Erde zur Sonne. Durch die große Varianz seiner Abstände unterliegt auch seine Oberflächentemperatur extremen Unterschieden: In Sternferne ist er etwa 550 Grad Celsius heiß, in Sternnähe steigt die Temperatur jedoch rasant um etwa 600 Grad auf rund 1200 Grad Celsius an.

Diese Temperaturunterschiede beeinflussen auch die Zusammensetzung der Atmosphäre von HD 80606 b. Um diese zu entschlüsseln, nahm die Forschungsgruppe um Kataria den Exoplaneten und seinen Stern über einen längeren Zeitraum auch mit dem JWST ins Visier. Dabei richteten sie das Weltraumteleskop vor, während und nach dem Durchlaufen des Planeten durch das Periastron auf den Stern – auch während der »sekundären Finsternis«, wenn der Exoplanet aus unserer Sicht hinter HD 80606 verschwindet. Das erforderte eine detaillierte Planung, da sich dieser Vorgang nur alle 111 Tage beobachten lässt und der Stern aus Sicht des JWST nicht zu nahe bei der Sonne stehen darf, was vom Umlauf unseres Planeten um die Sonne abhängt. Die Auswertung der JWST-Daten steht noch ganz am Anfang. Von der Vehemenz des Temperaturanstiegs auf HD 80606 b zeigte sich aber auch das Team um Kataria überrascht .

  • Quellen

https://exoplanetarchive.ipac.caltech.edu/overview/HD%2 080 606#star_HIP-45983_collapsible

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