Künstlerische Darstellung des Exoplaneten WASP-121b
© Space Telescope Science Institute (STScI)
Künstlerische Darstellung des Exoplaneten WASP-121b. Das Schillern zeigt, dass er von einer wasserhaltigen Atmosphäre umgeben ist. Er umkreist seinen Stern derart dicht, , das eine gezeitenabhängige Ausbuchtung entsteht (Illu.).
Exeter (Großbritannien) - Ein internationales Astronomenteam hat erstmals eine heiße, wasserhaltige Stratosphäre um einen Planeten außerhalb unseres Sonnensystems nachgewiesen.

Wie die Forscher um Dr. Tom Evans von der University of Exeter aktuell im Fachjournal Nature (DOI: 10.1038/nature23266) berichten, handelt es sich mit WASP-121b um einen heißen Gasriesen, einen sogenannten Hot-Jupiter, der den 900 Lichtjahre von der Erde entfernten Stern "WASP-121" sehr dicht - einmal alle 1, 3 Tage - umkreist. Dabei handelt es sich um die kleinste Distanz, die möglich ist, ohne dass der Planet von seinem Stern auseinandergerissen werden würde. Es ist zugleich auch diese Nähe zu seinem Stern, die den Planeten auf atmosphärische Temperaturen von 2500 Grad Celsius aufheizt - genug also, um Eisen zum Schmelzen zu bringen.

Die Entdeckung der glühenden Wassermoleküle in der Atmosphäre des Exoplaneten gelang während einer Beobachtungsphase mit dem Weltraumteleskop "Hubble". Es handelt sich um das erste klare Signal für das Vorhandensein einer umgebenden Exo-Stratosphäre.

"Die Stratosphäre ist eine atmosphärische Schicht rund um einen Planeten, in der die Temperatur mit zunehmender Höhe ansteigt", erläutert die Pressemitteilung der TU Berlin, die mit Dr. Antonio García Muñoz vom dortigen Zentrum für Astronomie und Astrophysik an der Entdeckung beteiligt war, und führt dazu weiter aus: "Untersucht wurde, wie sich die Helligkeit des Planeten bei verschiedenen Wellenlängen des Lichts verändert. Hintergrund ist das vorhersagbare Verhalten von Wasserdampf bei verschiedenen Wellenlängen, je nach Wassertemperatur. Bei niedrigeren Temperaturen blockiert der Wasserdampf das Licht darunter. Steigt die Temperatur allerdings, beginnen die Wassermoleküle zu leuchten."

Die Forscher vergleichen das Phänomen mit den Vorgängen bei einem Feuerwerk: "Die bunten Farben entstehen durch Licht emittierende Chemikalien. Wenn metallische Substanzen erhitzt und vaporisiert werden, wechseln die Elektronen in einen anderen energetischen Zustand. Je nach Material, emittieren diese Elektronen dann Licht einer bestimmten Wellenlänge, wenn sie Energie verlieren, wenn beispielsweise Natrium orange-gelbes und Strontium rotes Licht produziert."

Auch die Wassermoleküle in der Atmosphäre von WASP-121b strahlen Licht ab, während sie Energie verlieren, allerdings als Infrarotlicht, unsichtbar für das menschliche Auge.

Anhand von theoretischen Modellen ist bekannt, dass Stratosphären auf eine spezielle Klasse ultraheißer Exoplaneten hinweisen, was wiederum auf wichtige physikalische und chemische Zusammensetzungen der Atmosphäre schließen lasse. "Als wir Hubble auf WASP-121b richteten, sahen wir leuchtende Wassermoleküle, woraus wir schließen konnten, dass der Planet eine starke Stratosphäre aufweist", erinnert sich Evans abschließend.