620 Lichtjahre entfernt haben Astronomen erstmals direkt nachgewiesen: das Vorhandensein von Eisen in der Atmosphäre eines Exoplaneten

[Mobile Software: BoKeYuan] Ein internationales Forschungsteam unter der Leitung von Astronomen der Universität Amsterdam hat zum ersten Mal das Vorhandensein von Eisen in der Atmosphäre eines Exoplaneten direkt nachgewiesen. Forscher entdeckten Emissionslinien von ungeladenen Eisenatomen im Spektrum des Exoplaneten KELT-9b. Beobachtungen sind kompliziert, da der Exoplanet von seinem hellen Mutterstern verdeckt wird. Der Exoplanet KELT-9b umkreist seinen Stern KELT-9 alle 36 Stunden. Der Stern und der Planet befinden sich im Sternbild Schwan, etwa 620 Lichtjahre von der Erde entfernt.

Der Stern hat eine Temperatur von über 10.000 Grad, fast doppelt so viel wie die Sonne, und der Planet KELT-9b ist größer als Jupiter, befindet sich jedoch sehr nahe am Stern, etwa 1/30 der Entfernung zwischen der Erde und der Sonne. Dass in der Atmosphäre des Planeten Eisen vorhanden sein muss, war den Astronomen bereits bekannt, da sie vor Jahren bei der Untersuchung des Sternenlichts, als der Planet vor seinem Stern vorbeizog, entsprechende Anzeichen entdeckt hatten. Bei den neuen Beobachtungen untersuchten die Astronomen direkt das Lichtspektrum des Planeten. Dieser Prozess wird dadurch erschwert, dass der Planet im Licht seines Sterns schwächer erscheint.

Und weil er so weit von seinem Mutterstern entfernt ist, entspricht ein Jahr auf diesem Planeten nur etwa anderthalb Tagen auf der Erde. Während dieses kurzen Jahres ist die Nachtseite des Planeten ein halbes Jahr lang der Erde zugewandt, aber diese Seite ist zu dunkel, um gesehen zu werden. Deshalb begannen die Forscher acht Stunden, bevor der Planet hinter seinem Stern verschwand, mit der Beobachtung und blickten auf seine heißere, hellere Tagseite. Der Hauptautor der Studie, Lorenzo Pino (Universität Amsterdam), verglich die Suche nach dem Licht eines Exoplaneten im grellen Licht seines Muttersterns mit der Beobachtung eines Glühwürmchens in der Nähe eines Laternenpfahls:

Den Schatten eines Glühwürmchens zu sehen, bedeutet für Forscher, den Schatten eines Exoplaneten zu sehen, und nun wurde ein Exoplanet direkt beobachtet. Die Forscher machten die Beobachtungen mit dem italienischen Teleskop Telescopio Nazionale Galileo auf der spanischen Insel La Palma. Das Teleskop verfügt über HARPS-N, ein Spektrometer, das Licht aufspalten und das Vorhandensein bestimmter Atome und Moleküle nachweisen kann. Die Forscher extrahierten die atomaren Emissionslinien mithilfe einer Technik namens Kreuzkorrelation. Eine Reihe von Bildern wird verglichen: Die Sterne sind eher stationär, die Planeten jedoch in Bewegung.

Bei der Kreuzkorrelation handelt es sich um einen Filter, der sich mit dem Planeten bewegt und es Astronomen ermöglicht, das Planetenlicht zu isolieren. Auf Grundlage der Daten gehen die Forscher nun davon aus, dass Eisen in der Atmosphäre des Exoplaneten KELT-9b den oberen Teil der Atmosphäre erwärmt und ihn dadurch wärmer macht als den unteren Teil. Die Idee dahinter ist, dass das Eisen Sternenlicht absorbiert und dadurch die Atmosphäre erwärmt. Auf der Erde läuft ein ähnlicher Prozess in der Atmosphäre ab, allerdings ist es hier nicht Eisen, das die oberste Schicht erhitzt, sondern Ozon. In Zukunft hoffen die Forscher, durch die genaue Messung des Eisengehalts in der Atmosphäre des Planeten ausführlichere Beobachtungsstudien durchführen zu können.

Dies könnte beispielsweise durch den Einsatz des Hubble-Weltraumteleskops erreicht werden, für das Lorenzo Pino Beobachtungszeit zugewiesen wurde. Letztendlich hoffen die Astronomen, herauszufinden, wie heiße, gasförmige Riesen-Exoplaneten wie KELT-9b entstehen und warum es in unserem eigenen Sonnensystem keine ähnlichen Beispiele gibt.

Bo Ke Yuan | Forschung/Von: Niederländische Akademie für Astronomie

BoKeYuan｜Wissenschaft, Technologie, Forschung, Populärwissenschaft

Folgen Sie [Bokeyuan], um mehr über die schöne kosmische Wissenschaft zu erfahren