Beobachtungen des Hubble Space Telescope haben zu einer neuen Planetenklasse geführt, einer Wasserwelt, die von einer dichten, dampfigen, heißen Atmosphäre umgeben ist. Sie ist kleiner als Uranus, aber größer als die Erde.
Zachory Berta vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) und seine Kollegen führten die Beobachtungen des Planeten GJ1214b durch. GJ1214b ist wie kein Planet, den wir kennen“, sagte Berta. „Ein großer Teil seiner Masse besteht aus Wasser.“
Das bodengestützte MEarth Project unter der Leitung von David Charbonneau vom CfA entdeckte GJ1214b im Jahr 2009. Diese Super-Erde besitzt den 2,7-fachen Erddurchmesser und wiegt fast sieben Mal mehr als die Erde. In einer Entfernung von 2,1 Millionen Kilometern umkreist sie alle 38 Stunden einen roten Zwergstern, was ihr eine geschätzte Oberflächentemperatur von 232 Grad Celsius einbringt.
Im Jahr 2010 berichteten Jacob Bean vom CfA und seine Kollegen, dass sie die Atmosphäre von GJ1214b untersucht hatten und herausfanden, dass sie wahrscheinlich größtenteils aus Wasser besteht. Allerdings könnten ihre Beobachtungen auch durch die Anwesenheit eines globalen Dunstschleiers in der Atmosphäre von GJ1214b erklärt werden.
Berta und seine Co-Autoren verwendeten die Wide Field Camera 3 (WFC3) des Hubble-Teleskops, um GJ1214b zu studieren, während er vor seinem Zentralstern vorbeizieht. Bei einem solchen Transit wird das Licht des Sterns durch die Atmosphäre des Planeten gefiltert, was Hinweise auf die vorhandenen Gase liefert.
„Wir benutzen Hubble, um die infrarote Farbe des Sonnenaufgangs auf dieser Welt zu untersuchen“, erklärte Berta. Dunstschleier sind für infrarotes Licht durchlässiger als für sichtbares Licht, deshalb helfen die Hubble-Beobachtungen, den Unterschied zwischen einer dampfigen und einer dunstigen Atmosphäre aufzudecken. Sie fanden heraus, dass das Spektrum von GJ1214b über einen weiten Bereich der Wellenlängen oder Farben strukturlos ist. Das atmosphärische Modell, das mit den Hubble-Daten am besten übereinstimmt, ist eine dichte Atmosphäre aus Wasserdampf.
„Die Hubble-Messungen kippen das Gleichgewicht tatsächlich zugunsten einer dampfigen Atmosphäre“, sagte Berta. Weil die Größe und Masse des Planeten bekannt sind, können Astronomen die Dichte berechnen, die nur zwei Gramm pro Kubikzentimeter beträgt. Wasser hat eine Dichte von einem Gramm pro Kubikzentimeter, während die durchschnittliche Dichte der Erde bei 5,5 Gramm pro Kubikzentimeter liegt. Das deutet darauf hin, dass GJ1214b viel mehr Wasser und viel weniger Gestein als die Erde besitzt.
Als Folge davon würde sich die innere Struktur von GJ1214b in außergewöhnlicher Weise von jener unserer Welt unterscheiden. „Die hohen Temperaturen und hohen Drücke würden exotische Materialien wie ‚heißes Eis‘ oder ’supraflüssiges Wasser‘ erzeugen, Substanzen die in unserer alltäglichen Erfahrung völlig fremd sind“, sagte Berta.
Theoretiker vermuten, dass GJ1214b weiter entfernt von seinem Stern entstand, wo viel Wassereis vorhanden war und in der Frühgeschichte des Systems nach innen migrierte. Bei dem Prozess hätte er die habitable Zone des Sterns durchquert, in der die Oberflächentemperaturen mit denen auf der Erde vergleichbar sind. Wie lange er dort verweilte, ist nicht bekannt.
GJ1214b liegt in Richtung des Sternbildes Ophiuchus (Schlangenträger) und ist nur 40 Lichtjahre von der Erde entfernt. Daher ist er ein Hauptkandidat für die Beobachtung durch das geplante James Webb Space Telescope.
Eine Abhandlung über diese Ergebnisse wurde für die Veröffentlichung im The Astrophysical Journal akzeptiert und ist als PDF-Datei online verfügbar.
Quelle: http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2012/13/full/
(THK)
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