Donnerstag, 5. September 2013

Direkte Beobachtung: Astronomen finden Beweise für wasserreiche Atmosphäre um ferne Super-Erde

 
Künstlerische Blaulicht-Darstellung eines Transits der Super-Erde "GJ 1214 b" (schwarzer Kreis) vor ihrem Muttergestirn (Illu.). | Copyright: NAOJ

Tokyo (Japan) - Japanische Astronomen und Planetenwissenschaftler haben direkte Belege für eine wasserreichen Atmosphäre um eine ferne sogenannte Super-Erde gefunden. Die Entdeckung trägt dazu bei, die bisherigen Vorstellungen und offenen Fragen rund um diesen im Sonnensystem nicht vorkommenden Planetentyp – Planeten also mit einer größeren Masse und einem größeren Radius als die Erde aber kleiner als Eisriesen wie Neptun und Uranus - zu präzisieren.

Wie die Forscher des National Astronomical Observatory of Japan aktuell um Fachmagazin "The Astrophysical Journal" (DOI: 10.1088/0004-637X/773/2/144) berichten, war das Forschungsziel die Fernbestimmung der Hautpanteile in der Zusammensetzung der Atmosphäre um die ferne Super-Erde "Gliese 1214 b" (GJ 1214b). Hierbei stellte sich angesichts des Planeten konkret die Frage, ob seine Atmosphäre eher reich an Wasserstoff oder reich an Wasser ist.


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Mit Hilfe zweier optischer Kameras und des Spektrografen am "Subaru Telescope" konnten die Wissenschaftler aufgrund der nicht vorhandener starker sogenannten "Rayleigh-Streuung" feststellen, dass GJ 1214 b keinen wolkenlosen Himmel besitzt, wie er für von Wasserstoff dominierten Atmosphären charakteristisch ist, aufweist, sondern es sich offenbar um einen Planeten mit einer stark wasserhaltigen Atmosphäre handelt.

Bislang sind sich Planetenforscher noch uneins, ob es sich bei Super-Erden um Körper handelt, die eher übergroße Erden oder kleine Versionen von Planeten wie Uranus sind. Hierzu fehlt es bislang noch an zu vielen Informationen über die Eigenschaften dieser Planeten.


2009 entdeckt, umkreist "Gliese 1214 b" einen eher lichtschwachen Stern, gerade einmal 40 Lichtjahre von der Erde entfernt im Sternbild Ophiuchus. Die genauere Bestimmung des Hauptanteils der Atmosphäre um eine Super-Erde hilft Wissenschaftlern dabei, die Entstehung und planetare Evolution dieser Körper besser zu verstehen.


Hintergrund hierzu ist die derzeitige Lehrmeinung, dass Planeten innerhalb einer dichten Gas- und Staubscheibe um junge Sterne entstehen - der sogenannten protoplanetaren Scheibe. Das Element Wasserstoff ist eine bekannter Hauptbestandteil der inneren Regionen derartig protoplanetarer Scheiben, während Wassereis vornehmlich in den äußeren Regionen, jenseits der sogenannten "Schnee/Eisgrenze" in Planetensystemen vorkommt. Anhand der Bestimmung der Zusammensetzung der Atmosphäre können Planetenwissenschaftler also auf den Geburtsort entsprechend untersuchter Super-Erden entweder in der inneren Region eines Planetensystem oder ursprünglich zunächst in den äußeren Regionen und auf eine spätere Migration in Richtung des Zentralgestirns schließen.


Die Beobachtungen eines Transits - also eines Vorbeizuges - des Planeten zwischen Betrachter und der "Sonnenscheibe" seines Sterns (GJ1214) im blauen Lichtspektrum erlaubte den japanischen Forschern die Schlussfolgerung, dass der Planet wahrscheinlich von einer wasserreichen Atmosphäre - oder alternativ von einer sehr wolkendichten wasserstoffreichen Atmosphäre - umgeben ist.


Obwohl die Astronomen selbst die letztere Möglichkeit einer wasserstoffreichen Atmosphäre noch nicht gänzlich ausschließen können, sprechen die nun neu gewonnenen Daten im blauen Spektrum gemeinsam mit früheren Beobachtungswerten in anderen Farbspektren eher für eine wasserreiche Atmosphäre um "GJ 1214 b". Weitere Untersuchungen sollen nun folgen, um damit die bisherige Einschätzung weiter zu untermauern.


Auch wenn bislang erst eine kleine Anzahl von Super-Erde direkt beobachtet und damit analysiert werden kann, so wird sich diese Situation mit der kommenden Generation als Weltraumteleskopen wie dem für 2017 geplantenKepler-Nachfolger TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) und dem "James Webb Space Telescope" schon in absehbarer Zukunft schlagartig ändern. Wenn dann weitere potentielle Ziele bekannt sind, können Astronomen mit Instrumenten wie dem in der aktuellen Studie verwendeten "Subaru Telescope" eine Vielzahl weiterer Atmosphären von Super-Erden analysieren.


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Quelle: nao.ac.jp
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