Erste detaillierte Analyse der Atmosphären von Exoplaneten mit JWST

GRAZ / MÜNCHEN (IT BOLTWISE) – Die Erforschung von Exoplaneten hat mit den jüngsten Entdeckungen des James-Webb-Weltraumteleskops (JWST) einen bedeutenden Schritt nach vorne gemacht. Wissenschaftler haben erstmals die chemische Zusammensetzung der Atmosphären auf der Morgen- und Abendseite des Gasriesen WASP-39 b detailliert analysiert. Diese Entdeckung eröffnet neue Möglichkeiten, die Dynamik und Zusammensetzung von Exoplanetenatmosphären besser zu verstehen.

Die jüngsten Beobachtungen des James-Webb-Weltraumteleskops (JWST) haben einen bedeutenden Fortschritt in der Erforschung von Exoplaneten ermöglicht. Erstmals konnte die chemische Zusammensetzung der Atmosphären auf der Morgen- und Abendseite des Gasriesen WASP-39 b detailliert analysiert werden. Diese Entdeckung bietet neue Einblicke in die komplexen atmosphärischen Prozesse, die auf solchen Planeten ablaufen.

WASP-39 b ist ein über 1250 Grad Celsius heißer Gasriese, der sich alle vier Tage vor seinen Stern schiebt. Ähnlich wie bei einer totalen Sonnenfinsternis auf der Erde, verdeckt der Planet seinen Stern während eines Transits. Dabei wird seine dichte Atmosphäre vom dahinterstehenden Stern durchleuchtet, was Rückschlüsse auf deren chemische Zusammensetzung ermöglicht. Die Transitspektroskopie, ein seit dem Jahr 2000 etabliertes Verfahren, hat nun durch die JWST-Messungen eine neue Dimension erreicht.

Besonders interessant sind die Unterschiede in der chemischen Zusammensetzung zwischen der Morgen- und Abendseite von WASP-39 b. Die Morgenseite zeigt weniger Kohlendioxid als die Abendseite. Diese Asymmetrie könnte laut den 3D-Klima-Wolken-Modellen des Grazer Instituts für Weltraumforschung (IWF) auf eine stärkere Bewölkung der Morgenseite zurückzuführen sein, die etwa 200 Grad kühler ist als die Abendseite.

Die Forscher um Ludmila Carone und Christiane Helling vom IWF hatten diese Wolkenasymmetrie bereits 2023 vorhergesagt. Die erfolgreiche Bestätigung dieser Vorhersage durch die JWST-Daten stellt einen großen Erfolg für die Wissenschaftler dar. Die Erstellung solcher detaillierten 3D-Klima-Modelle ist äußerst zeitaufwendig, doch die Ergebnisse zeigen, dass sich der Aufwand gelohnt hat.

Ein weiteres interessantes Ergebnis der JWST-Messungen ist das Fehlen von Methan sowohl auf der Morgen- als auch auf der Abendseite von WASP-39 b. Dies widerspricht den Vorhersagen der Chemie-Modelle, die eine höhere Methanproduktion auf der kühleren Morgenseite erwartet hatten. Eine mögliche Erklärung könnte ein gewaltiger Atmosphärenjet sein, der mit mehr als 4000 km/h von der heißeren Abendseite über die Nachtseite auf die Morgenseite strömt und die Methanproduktion unterdrückt.

Die neuen Erkenntnisse über WASP-39 b liefern wichtige Impulse für die weitere Erforschung von Exoplaneten. Die dynamische Atmosphäre dieses Gasriesen und die damit verbundenen chemischen Prozesse bieten ein faszinierendes Forschungsfeld. Die JWST-Mission zeigt eindrucksvoll, wie wichtig Grundlagenforschung für das Verständnis von Planeten außerhalb unseres Sonnensystems ist.

Die Ergebnisse der Studie werden in einem Fachartikel in der renommierten Zeitschrift Nature veröffentlicht. Diese Entdeckungen unterstreichen die Bedeutung von Weltraummissionen wie dem JWST für die Erforschung von Exoplaneten und die Rolle virtueller Labore bei der Vorhersage von Wetter- und Klimamodellen für extrasolare Planeten.