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Exoplaneten: Klimadifferenzen

Extrasolare Planeten beflügeln die Fantasie von Pionieren und Abenteurern – wie gerne würden sie ihre sieben Sachen packen, um zu einer zweiten Erde aufzubrechen. Wissenschaftler bremsen die aufkommende Euphorie, denn die fernen Welten sind nicht nur viel zu weit weg, sondern auch meist enorm lebensfeindlich.
Temperaturunterschiede auf HD 189733b Laden...
Bis vor etwa zehn Jahren war es nichts mehr als eine bloße Vermutung, dass sich neben unserem Sonnensystem noch viele dieser Art in den Weiten des Universums herumtreiben. Akribisch suchten Astronomen den Himmel nach Spuren von extrasolaren Planeten ab. Dabei blieb ihnen zunächst nicht mehr, als das leichte Wackeln eines Sterns aufzuspüren, dass der Trabant durch seine Gravitation verursacht. Erst 1995 ging der erste Exoplanet ins Netz und entzündete einen wahren Planetenrausch – die Funde häuften sich und dank fortschreitender Technik sind den Astronomen inzwischen schon über 230 ferne Begleiter bekannt.

Natürlich reicht es den Wissenschaftlern nicht, nur deren Existenz zu bestätigen. Wie groß sind sie, wie erdähnlich und wie warm ist es auf ihnen? Um diese Fragen zu beantworten, ist es von Vorteil, einen so genannten Transitplanet entdeckt zu haben, der von der Erde aus gesehen bei jedem Umlauf einmal vor seinem Stern entlangläuft. Dabei verdunkelt er einen Teil seines Zentralgestirns – je nach Größe des Planeten mehr oder weniger. Generell nehmen sie ihrem Stern etwa ein Prozent der Helligkeit, was aber ausreicht, um beispielsweise den Radius des Exoplaneten abzuleiten. Leider sind bis jetzt nur 17 solcher Planeten bekannt – allesamt Gasriesen.

Diese bestehen vorwiegend aus leichten Elementen wie Wasserstoff und Helium und können bis zu 13 Jupitermassen in sich vereinen, um noch als Planet durchzugehen. Damit ist sichergestellt, dass in ihrem Inneren keine Fusionsprozesse wie in Sternen stattfinden und sie folglich auch nicht von selbst strahlen. In Größe und Aufbau ähneln die Gasplaneten zwar Jupiter, alle bisher erspähten befinden sich aber viel näher an ihrem Stern und umrunden diesen entsprechend schneller. Außerdem führen sie auf Grund der geringen Entfernung zu ihrer Sonne eine gebundene Rotation durch – das heißt, sie weisen ihr immer dieselbe Seite zu.

Heiße Winde

Die enorme Hitze, die sich dabei auf ihrer Oberfläche entwickelt, geben sie als Wärmestrahlung ab. Ein Glücksfall für Astronomen, denn in diesem infraroten Spektralbereich setzt sich der Planet besser von dem Stern ab als etwa im optischen. Heather Knutson vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics in Cambridge und ihre Kollegen nutzen die infraroten Augen des Weltraumteleskops Spitzer, um das Licht des sechzig Lichtjahre entfernten Gasriesen HD 189733b einzufangen.

Dabei machen sich die Forscher zu Nutze, dass der Planet manchmal hinter seinem Stern verschwindet – und mit ihm dann auch seine infrarote Strahlung. Knutson und ihrem Team war es so möglich, die erste Klimakarte eines Exoplaneten zu erstellen. Auf der Sonnenseite herrschen den Daten zufolge Temperaturen von 930 Grad Celsius, auf der Nachtseite immerhin noch 650 Grad Celsius. Auf Grund dieses erstaunlich geringen Unterschiedes gehen die Wissenschaftler davon aus, dass starke Winde die Energie, die auf der Tagseite absorbiert wird, in der gesamten Atmosphäre des Planeten verteilen.

Hitzerekord

Ein viel einfacheres Bild dieser Giganten liefert hingegen Astronomen um Joseph Harrington von der Universität von Central Florida. Auch sie nahmen Spitzers Teleskope zur Hilfe, um die Wärmestrahlung des saturngroßen Planeten HD 149026b mit derselben Technik aufzufangen. Seine Tagseite hat danach eine Temperatur von rund 2000 Grad Celsius und hält damit bislang den Hitzerekord unter den Exoplaneten. Um solche Spitzenwerte zu erreichen, muss er das gesamte Sternlicht absorbieren, das ihn erreicht.

Derart hohe Temperaturen, die schon eher an einen massearmen Stern erinnern, hatten die Wissenschaftler auf Planeten bisher nicht für möglich gehalten und so sind sie noch am Rätseln, was genau zu diesem Rekord führte. Da es aber erst der vierte Exoplanet ist, dessen Temperatur bekannt ist, wird sich vielleicht bald zeigen, wie einzigartig HD 149026b tatsächlich ist. Von lebensfreundlichen Verhältnissen kann jedoch auch bei einigen hundert Grad weniger nicht die Rede sein.
11.05.2007

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 11.05.2007

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