280 Lichtjahre weg

Webb-Teleskop liefert Wetterbericht von Exoplanet

Künstlerische Darstellung des Gasplaneten WASP-43b

(Bild: NASA/JPL-Caltech)

Rund 280 Lichtjahre von unserer Erde entfernt kreist der Exoplanet WASP-43b um seinen Stern. Trotz der enormen Entfernung haben Astronomen herausgefunden, welche Wind- und Temperaturverhältnisse dort in der Atmosphäre des Gasplaneten, der in etwa die Größe des Jupiters hat, herrschen.

Möglich wurde das mithilfe der Messdaten des Weltraumteleskops „James Webb“ sowie Klimamodellen und Simulationen des Grazer Instituts für Weltraumforschung, wie die Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW) am Dienstag informierte.

WASP-43b kreist in einer sehr engen Umlaufbahn um seinen Stern. Mit den Infrarotspektrometern des „Webb“-Teleskops (Bild unten) konnte ein kompletter Umlauf von WASP-43b, der seinem Zentralgestirn bei der Umkreisung immer dieselbe Seite zuwendet, in einem spezifischen Wellenlängenbereich vermessen werden.

Künstlerische Illustration des Weltraumteleskops „James Webb“

(Bild: Northrop Grumman)

Ludmilla Carone vom Institut für Weltraumforschung (IWF) der ÖAW und ihr Kollege Patricio Cubillos trugen zur Interpretation der Messdaten bei. „Freundlich sind die Verhältnisse dort aber leider nicht“, wie Carone, die der Exoplanetengruppe am IWF angehört, zusammenfasste. Die Ergebnisse werden in „Nature Astronomy“ veröffentlicht.

Stürme mit bis zu 18.000 Stundenkilometer!
Die Temperaturen seiner Atmosphäre sind demnach extrem: „Auf der Tagseite haben wir Temperaturen von etwa 1250 Grad Celsius, auf der Nachtseite sind es verhältnismäßig milde 600 Grad, wie die Beobachtung der Infrarotstrahlung des Planeten verriet. Die Stürme, die durch dieses enorme Temperaturgefälle entstehen, können bis zu 18.000 km/h erreichen“, wie Carone schilderte.

Die Messungen ergaben auch, dass auf der Nachtseite des Planeten Wolken aus Mineralgemischen entstehen, wie man sie aus Gestein auf der Erde kennt. Auf der Nachtseite wurde kein Methan gemessen. Das lege nahe, dass die vertikale Durchmischung durch Aufwinde deutlich stärker ist als ursprünglich vermutet: Wäre es ruhiger, würde nämlich durch die vergleichsweise kühleren Bedingungen Methan entstehen.

Zur Interpretation der Messdaten haben die IWF-Forschenden ein dreidimensionales Klima- und Windmodell beigesteuert. Deren Vorhersagen wurden mit den Messergebnissen verglichen und haben „sehr gute Ergebnisse“ geliefert: „Kein Modell ist perfekt, aber wir sind mit unserem Ergebnis sehr zufrieden“, hielt Carone fest. Vor allem die Verhältnisse auf der Tagseite seien sehr gut prognostiziert worden. Das Atmosphärenmodell von Patricio Cubillos ermöglichte wiederum die Analyse des Methan- und Wassergehalts auf den beiden Seiten des Exoplaneten.

„Eine neue Ära der Exoplanetenforschung“
Aus der Sicht von Carone würden gerade die ersten Schritte „in eine neue Ära der Exoplanetenforschung“ gemacht: „Sobald wir Daten von genügend Exoplaneten haben, können wir statistische Analysen machen, die uns sagen, wie selten oder häufig bestimmte klimatische Bedingungen im Universum vorkommen, zum Beispiel die auf der Erde“, betonte Carone.

Durch weitere, noch genauere Messungen an Exoplaneten sollen Klimamodelle und -Prognosen in Zukunft weiter verbessert werden – sowohl für die Erde als auch für andere Planeten, wie es vonseiten des IWF hieß.