Exoplanet

Ein ferner Jupiter mit einer Stratosphäre

Von Sibylle Anderl
 - 15:00

Eine internationale Gruppe von Astrophysikern hat mit Hilfe des Hubble-Weltraumteleskops die spektrale Signatur von Wasser im thermischen Spektrum eines Exoplaneten gefunden. Das Besondere an dieser Entdeckung: Die chemische Signatur zeigt sich nicht in einer Absorptions-; sondern in einer Emissionslinie, sie erscheint also als Spitze im Spektrum statt als Senke.

Wie die Wissenschaftler um den britischen Astrophysiker Thomas Evans von der University of Exeter in der Zeitschrift „Nature“ berichten, könnte dieser Befund darauf hindeuten, dass der Heiße Jupiter „WASP-121b“, der 900 Lichtjahre von unserem Sonnensystem entfernt seinen Heimatstern umkreist, eine Stratosphäre besitzt. Auf der Erde wird damit diejenige Atmosphärenschicht in etwa zehn bis 50 Kilometern Höhe bezeichnet, die sich oberhalb der Troposphäre anschließt. Ein geringer Anteil von Ozon absorbiert dort die ultraviolette Strahlung der Sonne und heizt die Stratosphäre dadurch auf. Dies führt zu einem inversen Temperaturverlauf: die Atmosphäre wird in der Stratosphäre nach oben hin zunehmend heißer.

Verräterische Spektrallinie

Die Wirkung dieser inversen Temperaturschichtung ist, dass mehr Strahlung eines bestimmten molekularen Übergangs die Atmosphäre verlassen kann, als dass sie vom Gas der Atmosphäre wieder absorbiert wird: Im Spektrum erscheint eine Emissionslinie. Schon länger hatten Astronomen gehofft, anhand von Emissionslinien Stratosphären in Gasriesen anderer Sonnensysteme aufzuspüren. Die Rolle des irdischen Ozons könnte hier von Titaniumoxid oder Vanadiumoxid übernommen werden – Moleküle, die ebenfalls recht effizient Strahlung absorbieren und deren Existenz man bereits in den Spektren von wenig massereichen Sonnen und von Braunen Zwergen gefunden hat.

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Bei WASP-121b konnten diese Moleküle allerdings noch nicht eindeutig nachgewiesen werden. Der Grund: Titanoxid weist im von den Wissenschaftlern aufgenommenen Spektrum keine Spektrallinien auf. Für den eindeutigen Nachweis von Vanadiumoxid ist die spektrale Auflösung der Beobachtungen nicht ausreichend. Eine weitere Unsicherheit, von der die mutmaßliche Entdeckung der Stratosphäre betroffen ist, liegt darin, dass die Frage, ob eine Spektrallinie als Emission oder Absorption angesehen wird, davon abhängt, welche Referenz man wählt.

Das von Evans und seinen Kollegen gewählte theoretische Modell, das das zu erwartende Spektrum des Planeten vorhersagt, ist in Hinsicht auf die eingehende Physik und Chemie nicht vollständig widerspruchsfrei, wie Kevin Heng von der Universität Bern in einem begleitenden Kommentar ebenfalls in „Nature“ bemerkt. Weiter führende Beobachtungen, die zusätzliche Anhaltspunkte über die chemische Zusammensetzung der Atmosphäre von WASP-121b liefern, werden hier künftig für eine weitere Klärung sorgen.

Quelle: F.A.Z.
Autorenbild/ Sybille Anderl
Sibylle Anderl
Redakteurin im Feuilleton.
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