Ein Exoplanet mit höllischer Atmosphäre

Die Atmosphäre des Exoplaneten HD189733b ist stürmisch. Das zeigen die Werte, welche uns die Astronomen der Universitäten Genf und Bern im Rahmen des Nationalen Forschungsschwerpunkt PlanetS liefern. Demnach ist er 3000 Grad heiss, und die Höhenwinde erreichen Geschwindigkeiten von einigen Tausend Kilometern pro Stunde.

Die Resultate beruhen auf der Beobachtung der Spektrallinien von Natriumgas, das in der Atmosphäre dieses Exoplaneten enthalten ist. Aufgespürt wurde das Natrium vom Spektrometer HARPS, einem Instrument, welches die Universität Genf entwickelt und auf einem Teleskop der Europäischen Südsternwarte (ESO) in Chile installiert hat.

Die Natriumlinien verfolgen

Gibt es in der Atmosphäre Natrium, so erzeugt es ein Signal, das einfach zu messen ist. Seine Stärke variiert, wenn der Exoplanet bei einem so genannten Transit vor seinem Mutterstern vorbei zieht. Dieser Effekt wurde im Jahr 2000 vorhergesagt und zwei Jahre später mit Beobachtungen des Hubble-Weltraumteleskops nachgewiesen. Er konnte jedoch bisher von der Erde aus nur mit grossen Teleskopen mit 8- oder 10-Meter-Spiegeln beobachtet werden.

An der Universität Genf kamen die Astronomen auf die Idee, mit dem Spektrometer HARPS bereits durchgeführte Beobachtungen wieder zu verwenden, um die Natrium-Spektrallinien zu studieren. Aurélien Wyttenbach, Forscher an der naturwissenschaftlichen Fakultät der Universität Genf, durchforstete den grossen, über Jahre gesammelten Datensatz, und konnte so Schwankungen in den Natriumlinien während mehrerer Transite von HD189733b nachweisen.

Erstaunlicherweise ergaben die Daten von HARPS vom Boden aus ein mit dem Hubble-Weltraumteleskop vergleichbares Resultat punkto Empfindlichkeit, während die spektrale Auflösung noch weit besser war. Deshalb erhielten die Forscher eine präzisere Analyse als bisher, und dies trotz der relativ bescheidenen Grösse des Teleskops.

Gleichzeitig entwickelte Kevin Heng, Professor am Center for Space and Habitability der Universität Bern (CSH), in einer weiteren Studie eine neue Technik, um die Schwankungen der Natriumlinien zu interpretieren. Anstelle eines komplizierten Computermodells leitete er einen einfachen Formelsatz ab, um die Variationen in Temperaturwerten, Dichten und Drucken innerhalb der Atmosphäre zu übersetzen.

Zwei bemerkenswerte Studien

Diese beiden Studien entstanden im Rahmen des an den Universitäten Bern und Genf angesiedelten Nationalen Forschungsschwerpunkt PlanetS, welcher der Erforschung von Planeten ausserhalb unseres Sonnensystems gewidmet ist. Sie eröffnen den Weg zur Erforschung von Exoplaneten-Atmosphären mit Instrumenten, die einfacher zugänglich sind als Weltraum- oder Riesen-Teleskope. Die an der Universität Genf durchgeführte Arbeit erscheint in der aktuellen Nummer der Fachzeitschrift Astronomy & Astrophysics, diejenige der Universität Bern in Astrophysical Journal Letters.

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