Der heiße Saturn – ein Exoplanet

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Weekly Science Update – Übersetzt von Harald Horneff

Der Lichtstrom vom Stern HD 149026 und seines dem Saturn ähnlichen Planeten gegen die in 4.3 Minuten Intervallen aufgetragene Zeit, beobachtet mit der Infrared Array Camera, als der Planet vor seinem Stern vorbeizog (Transit). Knutson et al., 2009

 

Von den annähernd 350 bekannten Exoplaneten (d.h. extrasolare Planeten) ist der den Stern HD 149026 umkreisende Planet einzigartig. Er besitzt eine Masse, die mit der des Saturn vergleich-bar ist, aber seine Größe ist viel geringer; dies deutet darauf hin, daß er aus dichterem Material, wie etwa Eis oder Gestein, besteht. Er ist demzufolge ganz anders als die große Klasse “heißer Jupiter“, riesige Exoplaneten, die hauptsächlich aus Wasserstoff und Helium bestehen (und die heiß sind, da sie ihre Heimatsterne in geringer Entfernung umkreisen). Die vergleichsweise ungewöhnliche Zusammensetzung dieses Exoplaneten könnte die Chemie des ursprünglichen stellaren Nebels oder vielleicht etwas im Wege seiner Entstehung wiedergeben; es könnte auch eine Kombination von Faktoren sein. Ungeachtet der Gründe vermuten Astronomen, daß die Atmosphäre dieses Planeten ebenfalls vergleichsweise ungewöhnlich sein könnte. Seit Astronomen das phantastische, neue Feld der Exoplaneten erforschen, helfen diese und andere grundsätzliche Fragen eine Antwort darauf zu finden, wie unsere eigene Erde gebildet wurde und wie sie durch die Sonne beeinflußt wird.

Eine Gruppe von sieben Astronomen, geleitet von den CfA-Wissenschaftlern Heather Knutson und David Charbonneau, bestimmte mit der IRAC-Kamera (das IRAC-Team wird von dem CfA-Astronomen Giovanni Fazio geführt) an Bord des Spitzer-Weltraum-Teleskops die Tag- und Nachttemperaturen auf dem Exoplaneten um HD 149026. Zufällig ist dieser dem Saturn ähnliche Exoplanet einer von wenigen, die vor ihrem Stern vorbeiziehen, deren Umlaufbahn, um es anders auszudrücken, direkt unsere Sichtlinie zu dem Stern kreuzen. Wenn der Planet hinter den Stern zieht, womit die sogenannte zweite Bedeckung beginnt, wird die Tagseite des Planeten für kurze Zeit sichtbar. Mit der IRAC-Kamera waren die Forscher in der Lage, die Helligkeit am Tag zu messen, indem sie die Helligkeitsänderung des Planeten während dieser zweiten Bedeckung beobachteten, wobei sie eine erstaunliche Genauigkeit von etwa 0.04% erzielten. Sie berechneten, daß die am Tag herrschende Temperatur etwa 1.440 Kelvin beträgt; dieser Wert liegt signifikant niedriger als zuvor abgeschätzt; sie stellen auch zum ersten Mal die durchschnittliche nächtliche Temperatur fest und berichten, daß sie bei etwa 900 Kelvin liegt.

Die Temperaturdifferenz zwischen Tag- und Nachtseite ist im Wesentlichen ein Ergebnis der Atmosphäre des Exoplaneten. Die Wissenschaftler folgern, daß die Atmosphäre Hinweise auf eine wie auch immer geartete Kombination von atmosphärischer Zirkulation, Wasserabsorption und Reflexionsvermögen zeigt. Weiterhin können sie den Energiehaushalt des Exoplaneten abschätzen und stellen fest, daß er wie andere Planeten etwas von dem einfallenden Sternenlicht (oft auf Grund von Wolken) reflektiert; aber es scheint so, daß er weniger Strahlung abgibt als er von seinem Heimatstern empfängt. Diese Folgerung ist indes bis zu weiteren Beobachtungen bei anderen Wellenlängen vorläufig. Die neue Arbeit ist eine spektakuläre Verdeutlichung der Leistungsfähigkeit einer neuen Generation astronomischer Instrumente, deren Effektivität nicht nur aus ihrer Empfindlichkeit resultiert, sondern auch von ihrer Möglichkeit, außerordentlich genaue Messungen durchzuführen.

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