Kleiner Körper, große Energie! Ein kleiner Satellit von mehr als 30 Zentimetern enthüllt die Geheimnisse der Planeten

Verwendung eines 14-Zoll-Kleinsatelliten zur Untersuchung von „heißen Jupiter“-Exoplaneten, die in den Weltraum verdampfen

Kleine Ultraviolett-Teleskope auf CubeSats haben die Verdunstung der Atmosphäre des heißen Jupiters beobachtet.

Das Bild zeigt einen heißen Jupiter, dessen Atmosphäre weggeblasen wurde.

(Bildnachweis: ESA/Alfred Vidal-Madjar (Institut d'Astrophysics de Paris, CNRS)/NASA).

Ein koffergroßer CubeSat hat beim Beobachten der weggeblasenen Atmosphären von sieben „heißen Jupitern“ überraschende Unterschiede in der Geschwindigkeit festgestellt, mit der diese riesigen, aufgeblähten Planeten verdampfen.

CUTE, kurz für Colorado Ultraviolet Transit Experiment, wurde im September 2021 gestartet und umkreist die Erde in einer Höhe von 525 Kilometern (326 Meilen). Es ist mit einer Ultraviolett-CCD-Kamera zur Beobachtung des Transits riesiger Exoplaneten ausgestattet.

Heiße Jupiter sind Gasriesen wie Jupiter, die im Laufe der Zeit viel näher an ihre jeweiligen Sterne herangerückt sind und diese schließlich in einer Entfernung von nur wenigen Millionen Kilometern umkreisen. Aufgrund der Nähe zu ihren Sternen führt die Hitze dazu, dass sich die Gase in der Atmosphäre dieser Planeten ausdehnen. Je heißer die Atmosphäre, desto voluminöser der Planet – und je voluminöser der Planet, desto leichter kann der Strahlungswind eines Sterns (wie der Sonnenwind unserer Sonne) die Atmosphäre wegblasen. Typischerweise weisen diese verdampfenden Welten kometenartige Schweife auf, wenn ihre Atmosphären weggeblasen werden.

Bisher hat CUTE sieben heiße Jupiter untersucht, ihre Umlaufbahnen innerhalb ihrer Sterne beobachtet und Profile von Gasen wie Eisen, Magnesium und Hydroxyl ermittelt. Diese Entdeckung ist möglich, weil Material, das vom Planeten weggeschleudert wird, einen Teil des Sternenlichts absorbiert. Daher können Wissenschaftler durch Beobachtung der Absorptionsmuster auf die chemischen Eigenschaften dieser Substanzen schließen.

Allerdings scheinen einige der sieben Planeten zu verdampfen, während andere unter der starken Strahlung der Sterne intakt bleiben.

„Diese Planeten scheinen ziemlich unterschiedlich zu sein“, sagte der leitende Forscher Kevin France von der University of Colorado Boulder in einer Erklärung.

CUTE Mission Patch (Bildquelle: LASP)

So beobachtete CUTE beispielsweise den heißen Jupiter WASP-189b beim Transit vor seinem 300 Lichtjahre entfernten Stern im Sternbild Waage. CUTE stellte fest, dass WASP-189b Material aus seiner Atmosphäre mit einer atemberaubenden Rate von 400 Millionen Kilogramm (900 Millionen Pfund) pro Sekunde verliert.

Bei einem anderen heißen Jupiter namens MASCARA-4b (MASCARA steht für Multi-Site All-Sky Camera), der dreimal so massereich ist wie Jupiter und einen 557 Lichtjahre entfernten Stern umkreist, wurde dagegen kein nachweisbarer Gasverlust festgestellt.

CUTE-Systemingenieur Rick Kohnert und Doktorandin Arika Egan posieren vor dem Start mit dem CUTE-Satelliten (Bildnachweis: LASP)

Obwohl es keine endgültige Erklärung dafür gibt, warum manche Planeten scheinbar vom Wind ihres Sterns umhergewirbelt werden und andere nicht, wird vermutet, dass die Heftigkeit der Böen durch die Schwerkraft des Planeten, die seine Atmosphäre festhält, und die Aktivität des Sterns bestimmt wird.

CUTE wird weitere heiße Jupiter ins Visier nehmen, bevor seine Mission im Jahr 2027 endet. Dann wird der winzige, 35,6 Zentimeter lange Cubesat beim Rückfall in die Erdatmosphäre verglühen.

Neben heißen Jupitern könnte die Mission, die teilweise von Studenten und Doktoranden der CU Boulder initiiert wurde, Astronomen auch dabei helfen, kleinere Welten besser zu verstehen.

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„Es gibt zahlreiche Hinweise darauf, dass Supererden ursprünglich Planeten von der Größe des Neptuns mit einer großen, flauschigen Atmosphäre waren und dann dramatisch an Masse verloren, sodass nur noch ein felsiger Kern und möglicherweise eine sehr dünne Atmosphäre übrig blieben“, heißt es in der Studie.

VON: Keith Cooper

Geschäftsjahr: 33

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