Wolken-Karte des Planeten «Kepler 7b» hilft bei der Suche nach ausserirdischem Leben

Der Planet Kepler 7b befindet sich ausserhalb unseres Sonnensystems und kreist um einen sonnenähnlichen Stern im Sternbild Leier. Dieser Exoplanet wurde erst vor drei Jahren vom Kepler-Weltraumteleskop der NASA entdeckt.

Eine Eigenschaft macht ihn für die Forschung besonders interessant: Die Atmosphäre von Kepler 7b reflektiert das Licht seines Sterns sehr stark – nämlich um rund 50 Prozent, wie eine internationale Forschungsgruppe mit Beteiligung des Center for Space and Habitability (CSH) der Universität Bern zeigen konnte.

Den Grund für diese starke Licht-Rückstrahlung konnte das Team ebenfalls aufzeigen: Kepler 7b ist von lichtreflektierenden Wolken umgeben. Die Forschenden haben diese Wolken erstmals in verschiedenen Phasen der Umlaufbahn von Kepler 7b um seinen Stern gemessen – ähnlich wie wenn wir verschiedene Mondphasen beobachten. Aus den Messresultaten erstellten sie eine «Wolken-Karte». Dies ist ein wichtiger Fortschritt, um mehr über den Einfluss von Wolken auf die Atmosphären von Exoplaneten zu erfahren. Solche Kenntnisse sind eine Voraussetzung bei der Suche nach ausserirdischem Leben. Eine erste Studie wurde nun im Fachmagazin «Astrophysical Journal Letters» publiziert, eine zweite im «Astrophysical Journal».

Wolken bald kein Hindernis mehr bei der Suche nach lebensfreundlichen Planeten

Wolken und Dunst kommen in der Atmosphäre von Planeten innerhalb unseres Sonnensystems sehr häufig vor. Die beiden aktuellen Kepler 7b-Studien und eine frühere Studie zum sogenannten «Blue Planet» sind die ersten, die etwas über Wolken ausserhalb unseres Sonnensystems aussagen; an allen drei Studien waren Kevin Heng vom Center for Space and Habitability und seine Gruppe beteiligt.

«Wolken hinderten uns bisher, mehr über die Atmosphäre eines Exoplaneten herauszufinden», erklärt Heng. Denn: Viele Exoplaneten-Forscher versuchen zu erfahren, wie das Licht-Spektrum der Atmosphäre eines Exoplaneten durch die Anwesenheit von Leben beeinflusst sein könnte. Sind jedoch Wolken in der Atmosphäre vorhanden, können die Messungen nur schwer interpretiert werden, es sind also keine eindeutigen Aussagen über die Atmosphäre möglich.

«Deshalb versuchen wir Erkenntnisse über die Wolken selber zu gewinnen, um ihren Einfluss auf die Aussagen unserer Messungen berücksichtigen zu können», sagt Heng.

Die Forschergruppe mass das reflektierte Licht von Kepler 7b während verschiedener Umlaufphasen mit Hilfe des Kepler-Teleskops. Sie erstellte daraus eine sogenannte Phasenkurve, die ersichtlich macht, wie die verschiedenen Regionen der Oberfläche eines Exoplaneten das Licht unterschiedlich reflektieren. Damit fertigten die Forschenden erstmals eine umfassende «Wolken-Karte». Sie konnten zudem ableiten, wie gross die Partikel sind, aus denen die Wolken bestehen – was wiederum Rückschlüsse erlaubt über die Menge Licht, welche die Wolken reflektieren oder absorbieren. «Mit zunehmenden Kenntnissen über den Wolken und den Atmosphären von Exoplaneten können wir eines Tages auch herausfinden, ob einige dieser Himmelskörper lebensfreundlich sind», sagt Heng.

Die Berner Gruppe um Kevin Heng arbeitet dafür etwa eng mit dem Genfer Observatorium, dem Massachussetts Institute of Technology (MIT) und der Oxford University zusammen. Sie unterstützt Forschende dort bei der Auswertung von Daten, die mit astronomischen Weltraumteleskopen gewonnen werden. Sie berät und liefert auch Vorschläge, was gemessen werden könnte, um auf der Suche nach Leben im All voranzukommen.

Angaben zu den Studien:

Brice-Olivier Demory, Julien de Wit, Nikole Lewis, Jonathan Fortney, Andras Zsom, Sara Seager, Heather Knutson, Kevin Heng, Nikku Madhusudhan, Michael Gillon, Thomas Barclay, Jean-Michel Desert, Vivien Parmentier, Nicolas B. Cowan: Inference of Inhomogeneous Clouds in an Exoplanet Atmosphere, Astrophysical Journal Letters, XY September 2013, in press.

Kevin Heng, Brice-Oliver Demory: Understanding Trends associated with clouds in irradiated exoplanets, Astrophysical Journal, XY September 2013, in press.