Wir haben endlich unseren ersten optischen Blick auf einen Exoplaneten und seine Atmosphäre bekommen, und Junge, es ist ein seltsamer Ort. Der Planet heißt HR8799e und seine Atmosphäre ist komplex. HR8799e befindet sich in einem globalen Sturm, der von wirbelnden Eisen- und Silikatwolken dominiert wird.
Dank des Kepler-Raumfahrzeugs haben wir in den letzten Jahren viele Exoplaneten und Exoplaneten-Kandidaten entdeckt. Tatsächlich ist es jetzt fast Routine. Aber wir wissen nicht genug über sie. Wir können einen Massenbereich für sie und auch ihre wahrscheinliche Zusammensetzung und Dichte bestimmen, aber ihre atmosphärischen Eigenschaften sind uns verborgen.
Aber das beginnt sich zu ändern.
Wir können der Europäischen Südsternwarte (ESO) für diesen Blick auf einen entfernten Exoplaneten danken. Sie verwendeten ihr GRAVITY-Instrument an ihrem Very Large Telescope Interferometer, um die erste direkte Beobachtung eines Exoplaneten zu erhalten. Dies ist kein tatsächliches Bild des Planeten, sondern ein optisches Spektrum der Atmosphäre, das viel detaillierter ist als alles, was wir bisher gesehen haben.
HR8799e ist ein sogenannter „Super-Jupiter“ und anders als jeder andere Planet in unserem Sonnensystem. Es ist ein Gasriese, der ungefähr 5 bis 10 Mal so massereich ist wie Jupiter und einen Stern umkreist, der ungefähr 129 Lichtjahre entfernt ist. Wenn es in unserem Sonnensystem wäre, würde seine Umlaufbahn zwischen Saturn und Uranus liegen. Es ist auch ein junger Planet, der nur etwa 30 Millionen Jahre alt ist. Und HR8799e ist immer noch sehr heiß.
Der Planet ist im Grunde genommen ein heißes, junges Baby, und Wissenschaftler glauben, er könnte ein Fenster zur Bildung von Planeten und Sonnensystemen öffnen. Es ist ein feindlicher Ort, was das Leben betrifft. Es ist noch heiß von der Entstehung an und hat einen starken Treibhauseffekt. Es ist eine tödliche 1000 Grad Celsius.
Aber seine Bewohnbarkeit oder Nicht-Bewohnbarkeit ist hier nicht wichtig.
"Dies zeichnet ein Bild einer dynamischen Atmosphäre eines riesigen Exoplaneten bei der Geburt, der komplexe physikalische und chemische Prozesse durchläuft."
Sylvestre Lacour, Forscher am Observatoire de Paris und am Max-Planck-Institut für außerirdische Physik.
Dies ist das erste Mal, dass wir so viele Details über einen Exoplaneten erfahren haben, und das alles dank des Interferometers des VLT und des angeschlossenen GRAVITY-Instruments. Das Bild ist zehnmal so detailliert wie alle früheren Beobachtungen, wodurch Astronomen einige Überraschungen entdecken konnten.
Das detaillierte Spektrum von HR8799e zeigte, dass die Atmosphäre Wolken aus Eisen und Silikatstaub enthält. Es enthält auch mehr Kohlenmonoxid als Methan, was rätselhaft ist.
"Unsere Analyse hat gezeigt, dass HR8799e eine Atmosphäre hat, die weit mehr Kohlenmonoxid als Methan enthält - etwas, das von der Gleichgewichtschemie nicht erwartet wird." erklärt Teamleiter Sylvestre Lacour-Forscher CNRS am Observatoire de Paris - PSL und am Max-Planck-Institut für außerirdische Physik. "Wir können dieses überraschende Ergebnis am besten mit starken vertikalen Winden in der Atmosphäre erklären, die verhindern, dass das Kohlenmonoxid mit Wasserstoff unter Bildung von Methan reagiert."
Was Lacour sagt, ist, dass erwartete chemische Reaktionen mit Kohlenmonoxid und Methan nicht wie erwartet ablaufen und dass sich die Atmosphäre dadurch nicht im Gleichgewicht befindet. Er geht davon aus, dass starke vertikale Winde die beiden daran hindern, sich zu vermischen und zu reagieren.
Die Wolken aus Eisen und Silikatstaub sind ebenfalls rätselhaft. Laut einer Pressemitteilung deuten Eisen und Silikat in Kombination mit dem hohen Kohlenmonoxidgehalt darauf hin, dass die Atmosphäre von HR8799e in einen starken Sturm verwickelt ist.
Insgesamt zeigt sich der Exoplanet als ein sehr junger Planet mit einer komplexen Atmosphäre, die viele Veränderungen durchläuft und bei weitem keinen stabilen Zustand aufweist.
"Unsere Beobachtungen deuten darauf hin, dass ein Gasball aus dem Inneren beleuchtet wird und warme Lichtstrahlen durch stürmische Flecken dunkler Wolken wirbeln." arbeitet Lacour aus. „Die Konvektion bewegt sich um die Wolken aus Silikat- und Eisenpartikeln, die sich auflösen und ins Landesinnere regnen. Dies zeichnet ein Bild einer dynamischen Atmosphäre eines riesigen Exoplaneten bei der Geburt, der komplexe physikalische und chemische Prozesse durchläuft. “
Dies ist ein faszinierendes Ergebnis für die ESO, die VLT-I und für GRAVITY. GRAVITY ist bereits für einige andere bahnbrechende Arbeiten verantwortlich, einschließlich der Beobachtung von Gas, das mit 30% Lichtgeschwindigkeit um ein Schwarzes Loch wirbelt.
Hoffentlich verwenden sie es, um mehr Exoplaneten abzubilden. Und so weiter.
