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Exoplaneten: Ein Himmel aus Barium

Unter den exotischen Exoplaneten sind WASP-76b und WASP-121b zwei besonders außergewöhnliche Himmelskörper. In ihrer Atmosphäre driftet das 56. Element des Periodensystems.

Im All existieren Supermerkure und Minineptune, heiße Jupiter und sogar ultraheiße Jupiter, die so nahe um ihren Stern kreisen, dass ihre Atmosphären mit nichts aus unserem Sonnensystem vergleichbar sind. Tomás Azevedo Silva von der Universidade do Porto und seine Arbeitsgruppe haben nun zwei Exoplaneten in »Astronomy & Astrophysics« beschrieben, die selbst unter den exotischsten Himmelskörpern noch herausragen: In ihrer Gashülle driftet mit Bariumwolken das bislang schwerste Element, das nachgewiesen werden konnte.

Das 56. Element im Periodensystem reiht sich damit in eine Reihe von Bestandteilen ein, welche die Atmosphäre der beiden Exoplaneten deutlich von unserer Erde unterscheidet. Bei WASP-76b findet sich neben Barium beispielsweise noch Kalzium, Titanoxid und Vanadiumoxid, bei WASP-121b wiederum Vanadium, Eisen, Chrom, Kalzium, Natrium, Magnesium und Nickel. In bestimmten Regionen von WASP-76b, die sich weniger stark aufheizen, könnte es sogar Eisen regnen.

WASP-76b und WASP-121b gehören zu den ultraheißen Jupitern und umkreisen ihren Stern in sehr engem Abstand in nur 1,8 beziehungsweise 1,27 Tagen, was sie extrem aufheizt. Ihre Oberflächentemperatur beträgt jeweils mehr als 1000 Grad Celsius. Dennoch überraschte es die Astronomen, dass sie Barium nachweisen konnten. »Angesichts der hohen Schwerkraft der Planeten würden wir erwarten, dass schwere Elemente wie Barium schnell in die unteren Schichten der Atmosphäre fallen«, sagt Koautor Olivier Demangeon.

»Dies war in gewisser Weise eine ›zufällige‹ Entdeckung«, sagt Azevedo Silva. »Wir haben kein Barium erwartet oder danach gesucht und mussten uns vergewissern, dass es tatsächlich von dem Planeten stammt, da es zuvor noch nie in einem Exoplaneten gesehen wurde.« Für die Arbeitsgruppe stellt sich daher die Frage, welcher natürliche Prozess dazu führen könnte, dass dieses schwere Element in so großen Höhen der Exoplaneten vorkommt. »Im Moment sind wir uns nicht sicher, welche Mechanismen es gibt«, sagt Demangeon.

Nachgewiesen wurden Barium und Co mit Hilfe des ESPRESSO-Instruments am Very Large Telescope der ESO in Chile. Gleichzeitig gelang damit auch der Nachweis, dass die Atmosphäre um WASP-121b langsam schwindet: Sie verdampft durch den Einfluss des nahen Sterns. Die Zeit dieses ultraheißen Jupiters ist also begrenzt.

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