07.04.2021

Sechs Moleküle bei Exoplanet nachgewiesen

In einer aktuellen Studie in Nature präsentiert ein internationales Team, dem auch Weltraumforscher/innen der ÖAW angehören, die chemische Zusammensetzung der Atmosphäre des heißen Gasriesen HD209458b – detailliert wie nie zuvor.

Die Atmosphäre von HD209458b wurde an der Grenze zwischen der angestrahlten Hemisphäre und der Nachtseite des Planeten untersucht. © ESA/Hubble

Durch Beobachtungen mit dem italienischen Telescopio Nazionale Galileo auf La Palma und dank einer innovativen Datenanalyse wurden zum ersten Mal gleichzeitig sechs Moleküle in der Atmosphäre eines Exoplaneten nachgewiesen.

„Wir haben Wasser, Kohlenmonoxid, Cyanwasserstoff, Methan, Ammoniak und Acetylen gefunden“, erläutert Luca Fossati, Gruppenleiter am Grazer Institut für Weltraumforschung der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW). Das Vorhandensein dieser Moleküle lässt auf eine größere Häufigkeit von Kohlenstoff als von Sauerstoff schließen. „Das bedeutet wiederum, dass sich der Planet in großer Entfernung von seinem Stern gebildet hat und dann auf ihn zugewandert ist“, setzt der Mitautor der Studie fort.

1.800 Grad heißer Gasriese

HD209458b ist einer der am besten untersuchten Exoplaneten und kann als „historisch“ bezeichnet werden, weil er bereits vor etwa zwanzig Jahren entdeckt wurde. Er ist ein Gasriese, der nur rund sieben Millionen Kilometer von seinem Mutterstern entfernt ist, das ist ein Zwanzigstel des Abstands zwischen Erde und Sonne. Daher hat HD209458b eine sehr hohe Temperatur von beinahe 1.800 °C und eine sehr kurze Umlaufzeit von dreieinhalb Tagen.

Das Team sammelte Daten von vier seiner Transits. „Bei einem Transit zieht der Planet vor seinem Stern vorbei und das Licht des Sterns wird durch die Atmosphäre des Planeten gefiltert.“ Zurück bleiben die charakteristischen „Fingerabdrücke“ der enthaltenen Moleküle.

Neue Suche nach Hinweisen auf Leben

Üblicherweise konzentriert man sich bei der Untersuchung von exoplanetaren Atmosphären im nahen Infrarot einzig und allein auf Wasser, jenes Molekül, das in diesem Bereich des Spektrums dominiert. „Wir haben uns jedoch gefragt: Hinterlassen all die anderen Moleküle, die wir theoretisch erwarten würden, keine beobachtbaren Spuren?“, so ÖAW-Forscher Fossati.

Um das herauszufinden, musste die Analysetechnik verfeinert werden, was einen großen Aufwand erforderte, aber völlig neue Horizonte eröffnet: Die neu entwickelte Technik könnte in der Ära der bodengebundenen Teleskope der nächsten Generation, wie z. B. den Extremely Large Telescopes, zum Einsatz kommen, um die Atmosphäre erdähnlicher Exoplaneten nach echten Biomarkern, etwa molekularem Sauerstoff, zu durchsuchen, die Hinweise auf Leben geben könnten.

 

AUF EINEN BLICK

Publikation:

„Five carbon- and nitrogen-bearing species in a hot giant planet atmosphere“, P. Giacobbe, M. Brogi, S. Gandhi, P. Cubillos, A. S. Bonomo, A. Sozzetti, L. Fossati et al., Nature, 2021
DOI: 10.1038/s41586-021-03381-x