CHEOPS liefert erste Infos über Exoplanet WASP-189b

Der ESA-Satellit namens CHEOPS hat sich Ende 2019 auf den Weg gemacht, um Planeten außerhalb unseres Sonnensystems näher zu erforschen. Auch Technik aus Österreich ist mit an Bord. Unter den bereits beobachteten, sogenannten Exoplaneten befindet sich der Gasriese WASP-189b. Die jüngsten Erkenntnisse zu diesem extremen Planeten hat das Forscherteam, dem auch das Grazer Institut für Weltraumforschung (IWF) angehört, im Fachblatt „Astronomy & Astrophysics“ vorgestellt.

Modernste astronomische Methoden und Technologien machen es seit rund 25 Jahren möglich, Planeten zu entdecken, die nicht unsere Sonne, sondern ferne Sterne umkreisen. Aufgrund ihrer sehr geringen Größe und weiten Entfernung stellt die Entdeckung von Exoplaneten, die unserer Erde ähnlich sind, eine große Herausforderung dar: Die Mehrheit der seither entdeckten, mehr als 4.200 Exoplaneten sind Gasriesen ohne feste Oberfläche, vergleichbar mit Jupiter, dem größten Planeten unseres Sonnensystems.

Das ESA-Weltraumteleskop CHEOPS soll keine neuen Planeten entdecken, sondern bereits bekannte genauer erforschen. In den vergangenen Monaten zielte CHEOPS auf das Planetensystem WASP-18. Dieses befindet sich 322 Lichtjahre vom Sonnensystem entfernt im Sternbild Waage, hieß es am Montag in einer Mitteilung der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW). Das Zentrum bildet HD 133112, einer der heißesten Sterne, um die jemals ein Planetensystem gefunden wurde.

WASP-189b

Um diesen Stern kreist der Exoplanet namens WASP-189b - ein Gasriese. Solche Gasriesen sind zwar zu unwirtlich für Leben, sind aber für Astronomen äußerst interessant, weil ihr Verständnis wesentlich dazu beiträgt zu verstehen, wie sich das Universum nach dem Urknall entwickelt hat.

„Das Spannende an WASP-189b ist, dass es sich um einen Gasriesen mit extrem kurzer Umlaufzeit handelt. Er umkreist seinen Mutterstern in weniger als drei Tagen und ist ihm zwanzigmal näher als die Erde der Sonne“, betonte Monika Lendl, die bereits 150 Exoplaneten mit aufgespürt hat, gegenüber der APA. Die österreichische Astrophysikerin und Erstautorin der jüngsten Studie war bis Anfang 2020 am Grazer Institut für Weltraumforschung der ÖAW tätig und forscht nun an der Universität Genf.

Wie die Forscher herausfanden, ist WASP-189b, der seinem Mutterstern gefährlich nahe kommt, etwa eineinhalb mal so groß wie Jupiter - und einer der extremsten Planeten, die bisher bekannt sind. „Mit CHEOPS konnten wir messen, wie hell der Planet ist und daraus auf seine Temperatur - 3.200 Grad Celsius - rückschließen. Bei so hohen Temperaturen schmilzt Eisen und wird sogar gasförmig“, erklärte Lendl. Eisen wurde auf dem Planeten zwar nicht direkt nachgewiesen, doch dessen Vorhandensein sei anzunehmen, sagte Lendl. Die Nähe zum Stern heizt den Planeten jedenfalls enorm auf. „Hier spricht man von einem 'ultra-heißen“ Jupiter„, so Lendl. In weiteren Beobachtungen im Laufe der CHEOPS-Mission will man klären, ob sich die Temperatur mit der Zeit verändert und wie sich die Gasatmosphäre räumlich verändert.

Hell und Dunkel

Der Planet weist seinem Stern stets dieselbe Seite zu. Somit bekommt die eine Seite des Planeten immer das Licht des Sterns ab, während die andere im Dunkeln liegt. Deshalb ist die hauptsächlich aus Wasserstoff bestehende Atmosphäre auf der sonnenabgewandten Seite deutlich kühler als auf der Tagesseite, wie die Universität Bern am Montag mitteilte.

Auch HD 133112 ist außergewöhnlich. Der blau leuchtende Stern ist deutlich größer und über 2.000 Grad Celsius heißer als unsere Sonne. Er rotiert so schnell, dass dessen Form nicht kugelförmig, sondern elliptisch sei, haben die Forscher herausgefunden.

Luca Fossati leitet am Grazer IWF die Exoplaneten-Forschungsgruppe und ist Mitautor der Publikation: “Aufgrund der großen Entfernung kann CHEOPS seine Zielobjekte nicht direkt sehen, sondern muss auf indirekte Methoden zurückgreifen.„ Er erläuterte das Prinzip: Wandert zum Beispiel die Erde vor die Sonne, nimmt deren Helligkeit wegen des Schattens unseres Planeten nur um ein Zehntausendstel ab. Dieses Phänomen wird Transit genannt. Mithilfe der Transitmethode kann aus der Abnahme der Helligkeit der Durchmesser eines Planeten, bzw. seines Schattens auf dem Stern, ableiten. Dazu sind hochpräzise Helligkeitsmessungen notwendig.

CHEOPS ist eine gemeinsame Mission der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) und der Schweiz unter Leitung der Uni Bern in Zusammenarbeit mit der Uni Genf. Von seiner polaren Umlaufbahn in 700 Kilometern Höhe wird CHEOPS bis zu fünf Jahre lang rund 500 Planeten außerhalb unseres Sonnensystems genau unter die Lupe nehmen.