Faszinierender Fund: Auf diesem Exoplaneten regnet es flüssige Edelsteine

Forschende erkunden einen bereits bekannten Exoplaneten und machen eine erstaunliche Entdeckung: Nicht nur sein Wasserkreislauf ist ganz anders als auf der Erde.

Heidelberg – Die unendlichen Weiten des Universums fachen die Fantasie an: Was gibt es da draußen zu entdecken? Immer wieder machen Forschende faszinierende Entdeckungen, von denen sie nicht selten selbst überrascht sind*. Vor allem im Bereich der Exoplaneten wurden bereits die seltsamsten Himmelskörper gefunden – darunter mehr als 300 sogenannte „heiße Jupiter“. Dabei handelt es sich um jupiterähnliche Planeten, die so nah um ihren Stern kreisen, dass sie besonders heiß sind. Auch die jüngste Entdeckung, die im Fachjournal Nature Astronomy veröffentlicht wurde, ist ein heißer Jupiter.

Der Exoplanet WASP-121b wurde eigentlich bereits im Jahr 2015 in einer Entfernung von 855 Lichtjahren entdeckt, doch nun haben Forschende um Thomas Mikal-Evans vom Max-Planck-Institut für Astronomie (MPIA) in Heidelberg neue Beobachtungen des Exoplaneten veröffentlicht – und die haben es in sich. Den Forschenden ist es erstmals gelungen, den kompletten Wasserkreislauf eines Exoplaneten zu beobachten. Dafür kam das Weltraumteleskop „Hubble“ von Nasa und Esa zum Einsatz. Das Teleskop beobachtete zwei komplette Umdrehungen des Planeten, denn WASP-121b hat eine besondere Eigenschaft: Er bewegt sich in gebundener Rotation um seinen Stern. Das bedeutet, dass – wie bei unserem Mond – immer dieselbe Planetenseite dem Stern zugewandt ist.

„Es ist aufregend, Planeten wie WASP-121 b zu untersuchen, die sich sehr von denen in unserem Sonnensystem unterscheiden, denn sie ermöglichen es uns zu lernen, wie sich Atmosphären unter extremen Bedingungen verhalten“, sagt Mitautorin Joanna Barstow von der Open University in Milton Keynes, Großbritannien. Und tatsächlich ist WASP-121b ein extremer Planet: Während die dem Stern zugewandte Seite glühend heiß ist, ist die andere Seite, die Richtung Weltall blickt, deutlich kälter. Die „Hubble“-Daten zeigen den Forschenden zufolge, dass die obere Atmosphäre der Tagseite bis zu 3000 Grad Celsius heiß wird – bei diesen Temperaturen beginnt Wasser zu glühen, viele Moleküle zerfallen in ihre atomaren Bestandteile.

Auf der Nachtseite des Exoplaneten sinkt die Temperatur um etwa 1500 Grad Celsius. Durch diesen extremen Temperaturunterschied entstehen starke Winde, die von Westen nach Osten über den Exoplaneten wehen und die aufgebrochenen Wassermoleküle mitreißen. Auf der Nachtseite entsteht daraus wieder Wasserdampf, der auf der Tagseite wieder aufgebrochen wird – ein Zyklus, der sich immer wieder wiederholt, denn es wird nie so kalt, dass Wasserwolken oder sogar Regen entstehen könnten.

Statt Wasserwolken gibt es auf dem Exoplaneten WASP-121b hauptsächlich Wolken aus Metallen wie Eisen, Magnesium, Chrom und Vanadium. Auf der Tagseite wurden diese Metalle in Gasform nachgewiesen, auf der Nachtseite sinken die Temperaturen den „Hubble“-Daten zufolge so weit ab, dass die Metalle zu Wolken kondensieren können. Auch diese Wolken werden von den Winden von Westen nach Osten getragen, es entsteht ebenfalls ein Zyklus. Die Spektraldaten, mit denen die Forschenden arbeiten, zeigen außerdem, dass sich auf der Nachtseite des Planeten auch Tröpfchen aus Mineralen wie Korund bilden – das Mineral, aus dem Rubine und Saphire bestehen. „Auf der Nachtseite von WASP-121b könnte es also flüssige Edelsteine regnen“, heißt es in einer Mitteilung des Max-Planck-Instituts für Astronomie.

Die Erforschung des Exoplaneten ist noch längst nicht abgeschlossen: „Um diesen Planeten besser zu verstehen, werden wir ihn mit dem James-Webb-Weltraumteleskop innerhalb des ersten Jahres seines Betriebs beobachten“, erklärt der Hauptautor der Studie, Mikal-Evans. Das Teleskop, das Ende 2021 gestartet ist, blickt im Infrarotbereich ins Universum und soll dem Team unter anderem dabei helfen, die Menge an Kohlenstoff in der Atmosphäre von WASP-121b zu bestimmen. So wollen die Forschenden Aufschluss darüber erhalten, wie und wo der Exoplanet entstanden ist. Die Messungen sollen sogar so genau sein, dass die Forschenden Informationen über die Windgeschwindigkeiten in den verschiedenen Höhen der Atmosphäre herleiten können.

In letzter Zeit wurden zahlreiche neue Entdeckungen rund um Exoplaneten gemacht: Um den erdnächsten Stern Proxima Centauri wurde ein dritter Exoplanet entdeckt*, der Exoplanet TOI-2109b* ist noch heißer als WASP-121b und auf dem Exoplaneten WASP-76b schmilzt Eisen und fällt als Regen zu Boden*. (tab) *fr.de ist ein Angebot von IPPEN.MEDIA.