WASP-121b: Ein heißer Exoplanet als natürliches Labor

HEIDELBERG / LONDON (IT BOLTWISE) – Der ultraheiße Exoplanet WASP-121b fasziniert Astronomen weltweit. Mit Temperaturen, die auf der Tagseite über 3000 Grad Celsius erreichen, bietet er einzigartige Einblicke in die Dynamik planetarer Atmosphären.

Der Exoplanet WASP-121b, ein ultraheißer Riesenplanet, zieht die Aufmerksamkeit der Astronomen auf sich. Er umkreist seinen Mutterstern in einer extrem nahen Entfernung, die nur etwa dem doppelten Durchmesser des Sterns entspricht, und vollendet eine Umrundung in nur 30,5 Stunden. Diese Nähe führt zu extremen Temperaturunterschieden zwischen der Tag- und Nachtseite des Planeten. Während die Tagseite Temperaturen von über 3000 Grad Celsius erreicht, sinken die Temperaturen auf der Nachtseite auf etwa 1500 Grad Celsius.

Thomas Evans-Soma, Astronom am Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg, erklärt, dass die hohen Temperaturen auf der Tagseite von WASP-121b es ermöglichen, dass hitzebeständige Materialien in gasförmiger Form in der Planetenatmosphäre existieren. Dies macht den Planeten zu einem natürlichen Labor für die Untersuchung planetarer Atmosphären. Das Team um Evans-Soma untersuchte die Häufigkeit von Verbindungen, die bei unterschiedlichen Temperaturen verdampfen, um Hinweise auf die Entstehung und Entwicklung des Planeten zu erhalten.

Die Forscher kamen zu dem Schluss, dass WASP-121b den Großteil seines Gases wahrscheinlich in einer Region angesammelt hat, die kalt genug ist, damit Wasser gefroren bleibt, aber warm genug, damit Methan verdampfen kann. Diese Bedingungen treten in Entfernungen auf, in denen die Strahlung des Sterns die entsprechenden Temperaturen erzeugt. In unserem Sonnensystem liegt diese Region zwischen den Umlaufbahnen von Jupiter und Uranus. Dies deutet darauf hin, dass WASP-121b nach seiner Entstehung eine lange Reise von den eisigen Außenregionen zum Zentrum des Planetensystems unternommen hat.

Ein bemerkenswertes Ergebnis der Untersuchung war der Nachweis von Silizium in Form von Siliziummonoxid in der Atmosphäre des Planeten. Ursprünglich gelangte es über Gesteinsmaterial wie Quarz, das in Planetesimalen gespeichert war, in den Planeten. Diese Entdeckung gibt Aufschluss über die späteren Phasen der Planetenentwicklung, in denen Planetesimale eine Rolle spielten.

Ein weiteres überraschendes Ergebnis war die hohe Methankonzentration auf der Nachtseite von WASP-121b. Astronomen hatten erwartet, dass Methan aufgrund der extremen Temperaturen auf der Tagseite instabil und nicht nachweisbar wäre. Die Entdeckung von Methan auf der Nachtseite deutet darauf hin, dass es Mechanismen geben muss, die Methangas schnell wieder auffüllen, um seine hohe Konzentration aufrechtzuerhalten. Starke vertikale Strömungen könnten Methangas aus den unteren Schichten der Atmosphäre aufsteigen lassen.

Das Team verwendete den Nahinfrarotspektrografen NIRSpec des Weltraumteleskops James Webb, um die gesamte Umlaufbahn von WASP-121b zu beobachten. Diese Beobachtungen ermöglichten es, die Bedingungen und die chemische Zusammensetzung der Tag- und Nachtseite des Planeten zu ermitteln. Die Ergebnisse wurden in zwei Fachartikeln in der Zeitschrift Nature Astronomy und im The Astronomical Journal veröffentlicht.

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