Spitzer sieht Licht einer fremden „Super-Erde“

Das Spitzer Space Telescope der NASA hat erstmals Licht registriert, das von einer „Super-Erde“ außerhalb unseres Sonnensystems stammt. Obwohl der Planet nicht lebensfreundlich ist, ist die Beobachtung ein historischer Schritt in Richtung der späteren Suche nach Anzeichen für Leben auf anderen Planeten.

„Spitzer hat uns wieder einmal erstaunt“, sagte Bill Danchi, Programmwissenschaftler für Spitzer am NASA-Hauptquartier in Washington. „Das Weltraumteleskop leistet Pionierarbeit bei der Untersuchung von Atmosphären entfernter Planeten und ebnet den Weg für das kommende James Webb Space Telescope der NASA, das eine vergleichbare Technik auf potenziell bewohnbare Planeten anwenden wird.“

Der Planet namens „55 Cancri e“ gehört zu einer Planetenklasse, die als Super-Erde bezeichnet wird. Sie sind massereicher als unsere Heimatwelt aber leichter als Riesenplaneten wie Neptun. Der Planet ist etwa doppelt so groß und achtmal so schwer wie die Erde. Er umkreist einen hellen Stern, 55 Cancri genannt, in circa 18 Stunden.

Zuvor schon waren Spitzer und andere Teleskope in der Lage, den Planeten zu untersuchen, indem sie analysierten, wie sich das Licht von 55 Cancri veränderte, wenn der Planet vor dem Stern vorbeizog (astropage.eu berichtete). In der neuen Studie maß Spitzer, wie viel Infrarotlicht von dem Planeten selbst kommt. Die Ergebnisse zeigen, dass der Planet wahrscheinlich dunkel ist und die Temperatur auf seiner sonnenzugewandten Seite über 2.000 Kelvin beträgt – heiß genug, um Metall zu schmelzen.

Die neue Information stimmt mit einer vorherigen Theorie überein, nach der 55 Cancri e eine Wasserwelt ist: ein Gesteinskern umgeben von einer Wasserschicht in einem „superkritischen“ Zustand, in welchem es sowohl eine Flüssigkeit als auch ein Gas ist, eingehüllt von einer Dampfschicht. „Er könnte Neptun sehr ähnlich sein, wenn man Neptun in Richtung Sonne gezogen hätte und seine Atmosphäre verdampft wäre“, sagte Michaël Gillon von der Université de Liège in Belgien, leitender Wissenschaftler der Studie, die im Astrophysical Journal erscheint. Der Hauptautor ist Brice-Olivier Demory vom Massachusetts Institute of Technology in Cambridge.

Das System 55 Cancri liegt relativ nah an der Erde und ist etwa 41 Lichtjahre entfernt. Es hat fünf Planeten, von denen 55 Cancri e dem Stern am nächsten liegt und eine gebundene Rotation aufweist, daher ist eine [dieselbe] Seite immer dem Stern zugewandt. Spitzer entdeckte, dass die sonnenzugewandte Seite extrem heiß ist, was dafür spricht, dass der Planet wahrscheinlich keine bedeutende Atmosphäre hat, welche die Hitze in die unbeleuchtete Seite weiterleiten könnte.

Das James Webb Space Telescope der NASA, dessen Start für 2018 geplant ist, wird wahrscheinlich in der Lage sein, mehr über die Zusammensetzung des Planeten zu erfahren. Das Teleskop könnte eine mit Spitzer vergleichbare Infrarotmethode verwenden, um andere potenziell lebensfreundliche Planeten nach Anzeichen von Molekülen abzusuchen, die möglicherweise in Zusammenhang mit Leben stehen.

„Als wir Spitzer vor über 40 Jahren konzipierten, waren noch keine Exoplaneten entdeckt worden“, sagte Michael Werner, Projektwissenschaftler für Spitzer am Jet Propulsion Laboratory der NASA in Pasadena (Kalifornien). „Weil Spitzer sehr gut konstruiert wurde, war es fähig, sich an dieses neue Feld anzupassen und historische Fortschritte wie diesen zu machen.“

Im Jahr 2005 wurde Spitzer das erste Teleskop, das Licht von einem Planeten außerhalb unseres Sonnensystems registrierte. Zur Überraschung Vieler sah das Observatorium das infrarote Licht eines „heißen Jupiters“ („hot Jupiter“), einem Gasplaneten, der viel größer als der solide 55 Cancri e ist. Seitdem haben andere Teleskope, die NASA-Teleskope Hubble und Kepler eingeschlossen, unter Verwendung derselben Methode vergleichbare Kunststücke mit Gasriesen durchgeführt.

Bei dieser Methode beobachtet ein Teleskop einen Stern, wenn ein Planet hinter ihm vorbeiläuft. Wenn der Planet aus dem Blickfeld verschwindet, schwächt sich das Licht aus dem Sternsystem geringfügig ab, jedoch genug, damit Astronomen bestimmen können, wie viel Licht von dem Planeten selbst stammte. Diese Information offenbart die Temperatur eines Planeten und – in manchen Fällen – seine atmosphärischen Bestandteile. Die meisten anderen derzeitigen Methoden für die Jagd nach Planeten beziehen sich auf indirekte Messungen eines Planeten durch die Beobachtung seiner Auswirkungen auf den Stern.

Im Verlauf von Spitzers aktuellen erweiterten Mission wurden Schritte unternommen, um seine einzigartige Fähigkeit zu verbessern, Exoplaneten wie 55 Cancri e zu beobachten. Diese Schritte führten zu Verbesserungen darin, wie präzise das Teleskop ein Ziel anvisiert.

Animation des Exoplaneten 55 Cancri e und seinem Zentralstern. (NASA / JPL-Caltech)

Das Jet Propulsion Laboratory (JPL) betreibt die Spitzer Space Telescope Mission für das Science Mission Directorate der NASA in Washington. Die wissenschaftlichen Operationen werden im Spitzer Science Center am California Institute of Technology (Caltech) in Pasadena durchgeführt. Die Daten werden im Infrared Science Archive am Infrared Processing and Analysis Center des Caltech archiviert. Das Caltech betreibt das JPL für die NASA.

Weitere Informationen über Spitzer gibt es unter:
http://spitzer.caltech.edu/
http://www.nasa.gov/spitzer

Quelle: http://www.nasa.gov/mission_pages/spitzer/news/spitzer20120508.html

(THK)