Mittwoch, 22. Februar 2012

Hubble-Beobachtungen bestätigen neue Klasse von Exoplaneten

Künstlerische Darstellung der exotischen wässrigen Super-Erde "GJ 1214b" vor ihrem Stern (Illu.). | Copyright: ASA, ESA, and D. Aguilar (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics)

Washington/ USA - Mit Hilfe des Weltraumteleskops Hubble haben Astronomen eine neue Analyse der Eigenschaften der bereits 2009 entdeckten fernen Super-Erde "GJ 1214b" durchgeführt und damit zugleich eine neue Klasse von Exoplaneten, eine Wasserwelt mit einer dichten Dampfhülle, beschrieben. Hauptsächlich aus Wasser und nur zu einem kleinen Teil aus Gestein bestehend, gleicht "GJ 1214b" damit keinem der bislang bekannten Planeten.

Das internationale Team aus Astronomen um Zachory Berta vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA), untersuchte den 2009 vom MEarth Project unter David Charbonneau, ebenfalls vom CfA, entdeckten Planeten (...wir berichteten) aktuell mit der Wide Field Camera 3 (WFC3) des Hubble-Weltraumteleskops und hat die Ergebnisse aktuell im Fachmagazin "Astrophysical Journal" veröffentlicht.

Zuvor wurden die Atmosphäre der Super-Erde mit dem 2,7-fachen Durchmesser der Erde und deren nahezu siebenfachen Masse, schon 2010 von CfA-Astronomen um Jacob Bean untersucht. Schon damals kamen die Wissenschaftler zu dem Schluss, dass der einen roten Zwergstern (GJ 1214) in einem Abstand von nur zwei Millionen Kilometern alle 38 Stunden umkreisende Planet hauptsächlich aus Wasser bestehe, es jedoch auch möglich sei, dass die Beobachtungswerte auch auf eine in eine dichte Dunsthülle gehüllten Planeten deuten (...wir berichteten). Anhand seines geringen Abstands zu seinem Zentralgestirn dürften auf "GJ 1214b" Temperaturen von rund 230 Grad Celsius herrschen.

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Das Team um Berta habt den Planeten nun während seiner Transits, also seinem Vorbeiziehen vor der "Sonnenscheibe" seines Muttergestirns beobachtet und dabei seine Atmosphäre mit Hilfe des Spektrums des durch sie hindurchscheinenden Sternenlichts auf ihre Zusammensetzung analysiert.

Dunst ist im infraroten Licht transparenter als im sichtbaren Spektrum, weswegen mit Hilfe der aktuellen Hubble-Beobachtungen zwischen einer dunst- und einer dampfhaltigen Atmosphäre unterschieden werden konnte.

Das Ergebnis der Analyse des Spektrums von "GJ 1214b" zeigt, dass der Planet, bzw. seine Atmosphäre, über eine große Bandbreite der Wellenlängen nichts sagend ist. Laut den gängigen atmosphärischen Modellen besitzt "GJ 1214b" demnach eine dichte Atmosphäre aus Wasserdampf.

Anhand der bereits bekannten Daten zu Größe und Masse des Planeten, können die Forscher auch dessen Dichte berechnen. Diese liegt bei nur zwei Gramm pro Kubikzentimeter. Wasser hat eine Dichte von einem Gramm pro Kubikzentimeter, während die durchschnittliche Dichte des Planeten Erde bei 5,5 Gramm liegt. Dies legt nahe, dass "GJ 1214b" über deutlich mehr Wasser und weniger Felsgestein als die Erde verfügt.

Aus diesen Werten lässt sich schlussfolgern, dass sich die innere Struktur des Planeten deutlich von allen bislang bekannten Planeten unterscheidet: "Unter den hohen Temperaturen und hohen Druckverhältnissen bilden sich wahrscheinlich exotische Materialien wie 'heißes Eis' oder 'superflüssiges Wasser' und damit Substanzen die sich völlig von den Eigenschaften dieser Substanzen unterscheiden, wie wir sie aus unserem Alltag kennen", erläutert Berta.

Laut den Theorien zur Planetenentstehung bildete sich der Planet einst deutlich weiter von seinem Stern entfernt, in einer Region reich an Wassereis, und bewegte sich erst dann langsam auf seinen Stern zu. Während dieses langwierigen Vorgangs, hätte der Planet also auch die habitable Zone seines Stern durchquert haben müssen, innerhalb derer aufgrund gemäßigter Oberflächentemperaturen Wasser in flüssiger Form auf seiner Oberfläche existieren kann. Wie lange der Planet allerdings innerhalb dieser "grünen Zone" verweilte, ist unbekannt.

Mit einer Entfernung von nur 40 Lichtjahren im Sternbild Schlangenträger (Ophiuchus) handelt es sich bei "GJ 1214b" um ein ideales Ziel für das von NASA, ESA und CSA für 2018 geplante James Webb Space Telescope.

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Quellen: grenzwissenschaft-aktuell.de / spacetelescope.org / cfa.harvard.edu

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