JWST enthüllt eisige Exoplaneten mit ungewöhnlicher Umlaufbahn

LONDON (IT BOLTWISE) – Der James Webb Space Telescope (JWST) hat einen weiteren Meilenstein erreicht, indem es ein direktes Bild eines fernen, eisigen Planeten in einem ungewöhnlichen Sonnensystem aufgenommen hat.

Der James Webb Space Telescope (JWST) hat kürzlich ein bemerkenswertes Bild eines fernen Exoplaneten aufgenommen, der sich in einem Sonnensystem befindet, das sich deutlich von unserem unterscheidet. Der Planet, bekannt als 14 Herculis c oder kurz 14 Her c, umkreist einen sonnenähnlichen Stern etwa 60 Lichtjahre von der Erde entfernt im Sternbild Herkules. Auf dem neuen JWST-Bild erscheint er als schwacher, verschwommener orangefarbener Punkt, dessen Farbe auf die von seiner Atmosphäre ausgehende Wärme zurückzuführen ist, die in sichtbare Farbtöne übersetzt wurde.

Astronomen schätzen, dass 14 Her c vor etwa 4 Milliarden Jahren entstanden ist und eine eisige atmosphärische Temperatur von nur 26 Grad Fahrenheit (minus 3 Grad Celsius) aufweist. Der Planet umkreist seinen Stern in einer Entfernung von etwa 1,4 Milliarden Meilen (2,2 Milliarden Kilometer), was etwa 15-mal weiter ist als die Entfernung der Erde zur Sonne. Würde man ihn in unser Sonnensystem setzen, läge er zwischen Saturn und Uranus. Doch im Gegensatz zu den flachen, geordneten Umlaufbahnen der Planeten in unserem Sonnensystem ist das 14-Herculis-System dramatisch fehl ausgerichtet.

Die beiden bekannten Planeten des Systems, einschließlich 14 Her c, umkreisen sich in einem Winkel von etwa 40 Grad zueinander und bilden ein „X“-ähnliches Kreuzmuster um ihren Stern. Diese ungewöhnliche Anordnung könnte durch das frühe Ausstoßen eines dritten massiven Planeten aus dem System verursacht worden sein, was die verbleibenden beiden in einen gravitationstechnisch turbulenten „planetarischen Tauziehen“ versetzte. Diese Instabilität erwies sich als wissenschaftlicher Vorteil für das Team von Balmer. Von den fast 6.000 bekannten Exoplaneten wurden nur wenige direkt abgebildet.

Die meisten direkt abgebildeten Exoplaneten sind heiße, junge Gasriesen, die genug Infrarotlicht aussenden, um sich von dem intensiven Glanz ihrer Wirtssterne abzuheben. Im Gegensatz dazu sind kältere und ältere Planeten wie 14 Her c normalerweise viel zu schwach, um entdeckt zu werden. Der geneigte, ungleichmäßige Orbit des Planeten ist jedoch „großartige Neuigkeiten für die direkte Bildgebung“, sagte Balmer. „Wir konnten mit Zuversicht vorhersagen, dass JWST den äußersten Planeten im System auflösen könnte.“

Mit Hilfe des spezialisierten Sternenlicht-Blockierungsgeräts des Teleskops, bekannt als Koronograf, gelang es Balmer und seinem Team, das schwache Infrarotleuchten des Planeten zu isolieren. „Wir können jetzt ältere Exoplaneten, die viel kälter sind als die, die wir vor Webb direkt gesehen haben, zum Katalog hinzufügen“, sagte Balmer in einer Erklärung. Basierend auf dem geschätzten Alter von 14 Her c von etwa 4 Milliarden Jahren, seiner Masse von etwa dem Siebenfachen von Jupiter und Computermodellen zur Entwicklung von Planeten erwarteten die Forscher, dass der Planet heller erscheinen oder mehr Wärme abstrahlen würde, als er tatsächlich im JWST-Bild tut.

„Der Planet ist tatsächlich deutlich schwächer, als wir erwartet hätten“, sagte Balmer. „Wir glauben jedoch nicht, dass dies ein Problem mit den Evolutionsmodellen ist.“ Bei der Untersuchung der Atmosphäre des Planeten entdeckte JWST Kohlendioxid und Kohlenmonoxid bei Temperaturen, bei denen normalerweise Methan erwartet würde, was darauf hindeutet, dass starke Aufwinde heiße Gase aus den Tiefen der Atmosphäre in kältere obere Schichten tragen. Diese Gase, möglicherweise zusammen mit dünnen eisigen Wolken, reduzieren die Wärmeabstrahlung in den Weltraum, wodurch der Planet kühler und schwächer erscheint als erwartet.

Mit 14 Her c haben Astronomen das Spektrum der Exoplaneten, die sie untersuchen können, erweitert. Durch die Untersuchung von Planeten mit unterschiedlichen Massen, Temperaturen und Umlaufbahngeschichten hoffen Wissenschaftler, ein tieferes Verständnis dafür zu gewinnen, wie Planetensysteme, einschließlich unseres eigenen, entstehen und sich entwickeln. „Wir wollen verstehen, wie sich diese Planeten verändern, weil wir verstehen wollen, wie wir hierher gekommen sind“, sagte Balmer.

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