James-Webb-Teleskop enthüllt die feurigen Ursprünge eines fernen Exoplaneten

LONDON (IT BOLTWISE) – Das James-Webb-Weltraumteleskop hat erneut seine beeindruckenden Fähigkeiten unter Beweis gestellt, indem es die dramatische Geschichte eines fernen Exoplaneten enthüllte.

Das James-Webb-Weltraumteleskop (JWST) von NASA hat die turbulente Geschichte eines fernen Exoplaneten namens WASP-121b aufgedeckt, der von seinem Stern gedehnt und verbrannt wird. Dieser Planet befindet sich in einer gefährlich nahen Umlaufbahn um einen Stern, der etwa 900 Lichtjahre entfernt ist und heller und heißer als unsere Sonne ist. In einer glühenden 30-Stunden-Umlaufbahn gefangen, liegt die Welt so nah an ihrem Stern, dass intensive Gezeitenkräfte sie in eine fußballähnliche Form verzerrt haben, was sie an den Rand des Auseinanderreißens durch die Schwerkraft bringt.

Eine Seite des Planeten ist permanent seinem Stern zugewandt und backt bei Temperaturen über 3.000°C, heiß genug, dass es flüssiges Eisen regnen könnte. Selbst die gegenüberliegende Hemisphäre, die in ewiger Nacht gefangen ist, köchelt bei 1.500°C. Diese extreme Umgebung macht WASP-121b zu einem der feindlichsten jemals beobachteten Planeten und zu einem wertvollen Ziel für die Planetenwissenschaft.

Unter der Leitung von Astronom Thomas Evans-Soma von der University of New Castle in Australien hat ein Team mit dem Near Infrared Spectrograph Instrument (NIRSpec) des JWST eine Mischung von Molekülen in der Atmosphäre des Planeten entdeckt, die chemische Hinweise auf seine dramatische Reise tragen. Dazu gehören Wasserdampf, Kohlenmonoxid, Methan und erstmals in einer Planetenatmosphäre Siliziumoxid.

Die Ergebnisse der Studien deuten darauf hin, dass WASP-121b nicht dort entstanden ist, wo er sich heute befindet. Stattdessen entstand er wahrscheinlich in einer kälteren, weiter entfernten Region seines Planetensystems, ähnlich der Zone zwischen Jupiter und Uranus in unserem Sonnensystem. Dort hätte er methanreiche Eise und schwere Elemente angesammelt, die eine unverwechselbare chemische Signatur in seiner wachsenden Atmosphäre eingebettet hätten.

Später hätten gravitative Wechselwirkungen, möglicherweise mit anderen Planeten, WASP-121b spiralförmig in Richtung seines Sterns gezogen. Als er sich näherte, wäre seine Versorgung mit eisigen, sauerstoffreichen Kieseln abgeschnitten worden, aber er hätte weiterhin kohlenstoffreiche Gase sammeln können. Dies würde erklären, warum die Atmosphäre der Welt heute mehr Kohlenstoff als Sauerstoff enthält, ein chemisches Ungleichgewicht, das einen Schnappschuss seiner Reise durch die Scheibe bietet.

Um die komplexen atmosphärischen Daten zu verstehen, erstellte das zweite Forscherteam unter der Leitung von Cyril Gapp vom Max-Planck-Institut für Astronomie in Deutschland 3D-Modelle der Atmosphäre des Planeten, die die enormen Temperaturunterschiede zwischen den Tag- und Nachtseiten berücksichtigten. Ihre Simulationen halfen, Signale aus verschiedenen Regionen des Planeten zu trennen, während er umkreiste, und zeigten, wie sich Moleküle während der Umlaufbahn verschieben und zirkulieren.

Unter den neu entdeckten Molekülen war das Vorhandensein von Siliziumoxid besonders aufschlussreich, da es normalerweise nicht in der gasförmigen Form vorkommt, die sie beobachteten. Stattdessen vermuten die Forscher, dass dieses Gas ursprünglich in festen Mineralien wie Quarz innerhalb von asteroidenartigen Planetesimalen eingeschlossen war, die in den jungen Planeten stürzten. Im Laufe der Zeit, als der Planet wuchs und sich spiralförmig in Richtung seines Sterns bewegte, wären diese Materialien verdampft und in seine Atmosphäre gemischt worden.

Auf der kühleren „Nacht“-Seite von WASP-121b fanden die Forscher eine Fülle von Methangas. Dies war überraschend, da Methan normalerweise unter solcher Hitze zerfällt. Seine Anwesenheit deutet darauf hin, dass Methan wahrscheinlich aus tieferen, kühleren Schichten der Atmosphäre nachgefüllt wird. Dies stellt die dynamischen Modelle von Exoplaneten in Frage, die wahrscheinlich angepasst werden müssen, um die starke vertikale Durchmischung zu reproduzieren, die wir auf der Nachtseite von WASP-121b entdeckt haben.

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