Forscher analysieren Exoplaneten-Atmosphäre

Astronomen ist die bislang detaillierteste Vermessung der Atmosphäre eines Gasplaneten außerhalb unseres Sonnensystems geglückt. Die Daten verraten, auf welchem Weg der Gasriese einst entstanden ist, berichtet das Team um Quinn Konopacky von der Universität Toronto im Fachblatt "Science".

Die Wissenschaftler hatten den 130 Lichtjahre entfernten Stern HR 8799 mit dem Keck-II-Teleskop auf Hawaii beobachtet. HR 8799 hat vier bekannte Planeten, die allesamt größer sind als Jupiter, der größte Planet unseres Systems. Anders als die meisten Exoplaneten wurden die vier Begleiter von HR 8799 direkt entdeckt - sie haben einen so großen Abstand von ihrer Sonne, dass sich ihre schwachen Lichtpünktchen in manchen modernen Teleskopen vom hellen Schein ihres Heimatsterns unterscheiden lassen.

Der Gasriese HR 8799c, der etwa die siebenfache Masse des Jupiter besitzt, ist ungefähr so weit von seinem Heimatstern entfernt wie der Pluto von der Sonne. Diese Konstellation erlaubte es den Forschern, ein hochaufgelöstes Spektrum der Planetenatmosphäre aufzunehmen. "Dies ist das schärfste Spektrum, das je von einem extrasolaren Planeten gewonnen wurde", sagt Koautor Bruce Macintosh vom US-Forschungszentrum Lawrence Livermore National Laboratoy.

"Mit diesem Detailreichtum können wir den Anteil von Kohlenstoff mit dem Anteil von Sauerstoff in der Planetenatmosphäre vergleichen", sagt Koautor Travis Barman vom Lowell-Observatorium in den USA. Die Forscher stießen unter anderem auf Kohlenmonoxid und Wasser, aber kaum auf Methan.

Vergrößerte Version unseres Sonnensystems

Die Beobachtung stützt die Theorie, dass das System von HR 8799c einen ähnlichen Entstehungsprozess hat wie das Sonnensystem. Der Stern HR 8799 war demnach zunächst von einer riesigen Gas- und Staubscheibe umgeben. Während sich das Gas abkühlte, bildete sich Wassereis. In diesem Eis sammelte sich Sauerstoff, der nun in der Scheibe nicht mehr so häufig vorkam. Eis und Staub ballten sich zu den Keimen der künftigen Planeten zusammen und wuchsen weiter, bis sie schließlich schwer genug waren, um das verbliebene Gas aus der Scheibe um sich zu sammeln.

Der geringere Sauerstoffanteil in diesem Gas - verglichen zum Zentralstern des Systems - lässt sich in der Atmosphäre des Exoplaneten HR 8799c nachweisen. "Die Ergebnisse legen nahe, dass das HR-8799-System einer vergrößerten Version unseres Sonnensystems ähnelt", sagt Hauptautorin Quinn Konopacky. "Daher wäre es keine Überraschung, zusätzlich zu den weit von ihrem Heimatstern entfernten Gasriesen erdähnliche Planeten weiter innen aufzuspüren."