Astronomen haben mit Daten der Weltraumteleskope Kepler und Spitzer die erste Wolkenkarte eines Planeten außerhalb unseres Sonnensystems erstellt, einer glühend heißen, jupiterähnlichen Welt namens Kepler-7b. Der Planet besitzt hoch liegende Wolken im Westen und einen klaren Himmel im Osten. Vorherige Studien mit Spitzer haben Temperaturkarten von Planeten um andere Sterne produziert, aber dies ist der erste Blick auf die Wolkenstrukturen einer entfernten Welt.
„Indem wir den Planeten mehr als drei Jahre lang mit Spitzer und Kepler beobachteten, konnten wir eine sehr gering aufgelöste ‚Karte‘ dieses riesigen Gasplaneten erstellen“, sagte Brice-Olivier Demory vom Massachusetts Institute of Technology (MIT) in Cambridge. Demory ist der leitende Autor einer Abhandlung, die für die Veröffentlichung in den Astrophysical Journal Letters akzeptiert wurde. „Wir würden auf diesem Planetentyp keine Ozeane oder Kontinente erwarten, aber wir registrierten eine deutliche Reflexionssignatur, die wir als Wolken interpretierten.“
Kepler hat über 150 Exoplaneten – Planeten außerhalb unseres Sonnensystems – entdeckt und Kepler-7b war einer der ersten. Die problematischen Reaktionsräder des Teleskops hindern es zwar daran, weiterhin Exoplaneten zu jagen, aber Astronomen studieren die Daten aus fast vier Beobachtungsjahren. Keplers Beobachtungen der mondähnlichen Phasen von Kepler-7b im sichtbaren Licht führten zu einer groben Karte des Planeten, die einen hellen Fleck auf seiner westlichen Hemisphäre zeigte. Aber diese Daten allein reichten nicht aus, um zu entschlüsseln, ob der helle Fleck von Wolken stammte oder aufgrund von Wärme entstand. Das Spitzer Space Telescope spielte eine entscheidende Rolle bei der Beantwortung dieser Frage.
Wie Kepler kann auch Spitzer seinen Blick auf ein Sternsystem gerichtet halten, während ein Planet den Stern umkreist, und Anhaltspunkte über die Atmosphäre des Planeten sammeln. Spitzers Fähigkeit, infrarotes Licht zu registrieren bedeutet, dass das Teleskop imstande war, die Temperatur von Kepler-7b zu messen – sie beträgt schätzungsweise zwischen 1.100 und 1.300 Kelvin. Das ist relativ kühl für einen Planeten, der seinen Stern in so geringer Entfernung umkreist. Kepler-7b ist 0,06 Astronomische Einheiten von seinem Stern entfernt (eine Astronomische Einheit ist die durchschnittliche Entfernung zwischen Erde und Sonne). Den Astronomen zufolge ist die Temperatur zu gering, um die von Kepler beobachtete Lichtquelle zu sein. Stattdessen stellten sie fest, dass das Licht des Sterns von der Wolkendecke auf der westlichen Seite des Planeten abprallt.
„Kepler-7b reflektiert viel mehr Licht als die meisten von uns entdeckten Riesenplaneten, was wir Wolken in der oberen Atmosphäre zuschreiben“, sagte Thomas Barclay, Wissenschaftler der Kepler-Mission vom Ames Research Center der NASA in Moffett Field (Kalifornien). Im Gegensatz zu den Wolkenmustern auf der Erde scheinen sich die Muster auf diesem Planeten nicht mit der Zeit zu verändern – er besitzt ein bemerkenswert stabiles Klima.“ Die Ergebnisse sind ein erster Schritt für die Verwendung vergleichbarer Techniken, um die Atmosphären von Planeten zu untersuchen, die in Bezug auf ihre Zusammensetzung und Größe erdähnlicher sind.
„Mit Spitzer und Kepler zusammen haben wir ein Multi-Wellenlängen-Instrument, mit dem wir einen guten Blick auf Planeten haben, die Billionen Meilen weit weg sind“, sagte Paul Hertz, der Direktor der NASA-Abteilung für Astrophysik in Washington. „Wir sind jetzt an einem Punkt der Exoplanetenforschung angelangt, wo wir uns über die bloße Entdeckung von Exoplaneten hinaus bewegen und beginnen, dieses aufregende Gebiet zu verstehen.“
Kepler identifizierte Planeten, indem es nach Abschwächungen des Sternlichts suchte, die auftreten, wenn die Planeten vor ihren Sternen vorbeiziehen – Transit genannt – und ihr Licht [teilweise] blockieren. Diese Technik und andere Beobachtungen von Kepler-7b zeigten bereits, dass er einer der aufgeblähtesten Planeten ist, die man kennt: Wenn man ihn irgendwie in eine Wanne voll Wasser legen könnte, würde er schwimmen. Man fand auch heraus, dass er Planet seinen Stern in weniger als fünf Tagen umrundet.
Alle 900+ Exoplaneten können mit „Eyes on Exoplanets“ angeschaut werden, einem vollständig gerenderten 3D-Visualisierungsinstrument, das unter http://eyes.nasa.gov/exoplanets heruntergeladen werden kann. Das Programm wird täglich mit den neuesten Ergebnissen der Kepler-Mission und bodenbasierten Observatorien auf der ganzen Welt aktualisiert.
Die anderen Autoren sind Julien de Wit, Nikole Lewis, Andras Zsom und Sara Seager vom Massachusetts Institute of Technology, Jonathan Fortney von der University of California in Santa Cruz, Heather Knutson und Jean-Michel Desert vom California Institute of Technology (Caltech) in Pasadena, Kevin Heng von der Universität Bern (Schweiz), Nikku Madhusudhan von der Yale University in New Haven (Connecticut), Michael Gillon von der University of Liège (Belgien), Vivien Parmentier vom French National Center for Scientific Research (Frankreich) und Nicolas Cowan von der Northwestern University in Evanston (Illinois). Lewis ist ein Sagan-Stipendiat der NASA. Die Abhandlung kann hier heruntergeladen werden (PDF-Datei).
Das Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena (Kalifornien) leitet die Spitzer-Mission für die NASA. Die wissenschaftlichen Operationen werden am Spitzer Space Science Center des California Institute of Technology 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.
Das Ames Research Center ist verantwortlich für die Entwicklung von Keplers Bodensystemen, Missionsoperationen und für die wissenschaftliche Datenanalyse. Das JPL leitete die Entwicklung der Kepler-Mission. Ball Aerospace & Technologies Corp. in Boulder (Colorado) entwickelte das Kepler-Flugsystem und unterstützt die Missionsoperationen mit dem Laboratory for Atmospheric and Space Physics an der University of Colorado in Boulder. Das Space Telescope Science Institute in Baltimore archiviert und verteilt die Wissenschaftsdaten Keplers. Kepler ist die 10. Discovery-Mission der NASA und wurde vom Science Mission Directorate der Agentur finanziert.
Anm. d. Red.: Aufgrund des aktuellen Regierungs-Shutdowns in den USA sind die verlinkten NASA-Websites möglicherweise vorübergehend nicht erreichbar.
Quelle: http://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?release=2013-296
(THK)
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