Forscher untersuchen seltsamen Planeten in der Milchstraße

Ein internationales Forschungsteam hat mithilfe des James-Webb-Weltraumteleskops SIMP 0136 genauer untersucht. Sie erhielten neue Erkenntnisse zu atmosphärischen Eigenheiten und Wolken, die sie in einem wissenschaftlichen Fachartikel veröffentlichten.

Bei SIMP 0136 handelt es sich um ein schnell rotierendes, frei schwebendes Objekt mit der Masse eines Planeten, genauer der 13-fachen Masse von Jupiter. Es befindet sich etwa 20 Lichtjahre von der Erde entfernt in der Milchstraße und könnte ein „brauner Zwerg“ sein. Das heißt, es ist zu leicht, um selbst zum Stern zu werden. Seine Oberfläche ist etwa 825 Grad Celsius heiß, und damit nicht heiß genug, um sichtbares Licht abzugeben, das von der Erde aus beobachtbar wäre.

Ideales Forschungsobjekt

SIMP 0136 ist etwa 200 Millionen Jahre alt und das hellste Objekt seiner Art am nördlichen Himmel, seine Helligkeit verändert sich aber immer wieder – warum genau, wollte das Forschungsteam ergründen. Weil es zu keinem Stern gehört, kann es ohne Lichtverschmutzung beobachtet werden. Außerdem dreht es sich in weniger als 3 Stunden einmal um sich selbst.

Diese Faktoren machen SIMP 0136 zum idealen Forschungsobjekt in der Exo-Meteorologie, also der Untersuchung von atmosphärischen Bedingungen auf Planeten außerhalb unseres Sonnensystems. „Wir waren uns sicher, dass es lückenhafte Wolkenschichten gibt, die sich im Laufe der Zeit verändern“, erklärt Forschungsleiterin Allison McCarthy in einer NASA-Aussendung. Sie vermutete außerdem Temperaturveränderungen, chemische Reaktionen und Polarlichter, die die Helligkeit beeinflussen könnten.

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Farben helfen beim Verständnis

SIMP 0136 war zuvor schon von der Erde aus beobachtet worden, auch die Weltraumteleskope Hubble und Spitzer kamen schon zum Einsatz. Doch erst die Infrarot-Messgeräte des James-Webb-Weltraumteleskops lieferten detaillierte Lichtkurven. Jede von ihnen zeigte die Helligkeitsveränderung einer spezifischen Wellenlänge, also Farbe, während SIMP 0136 sich drehte.

Co-Autor Philip Muirhead erklärt es gegenüber der NASA so: „Stell dir vor, du beobachtest die Erde aus der Ferne. Wenn du auf jede Farbe einzeln schaust, kannst du Muster erkennen, die dir etwas über ihre Oberfläche und Atmosphäre verraten, selbst wenn du die einzelnen Merkmale nicht siehst.“ So würde der Blau-Anteil steigen, wenn die Ozeane auf der Erde ins Sichtfeld rotieren. Braun und Grün würde etwas über Boden und Vegetation verraten.

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Verschiedene Wellenlängen deuten auf Wolken hin

Das Forschungsteam stützte sich auf Atmosphären-Modelle, um zu zeigen, woher einzelne Wellenlängen bzw. Farben kommen. Eine Gruppe von Wellenlängen stammt zum Beispiel von weit unten in der Atmosphäre, wo sich wohl lückenhafte Wolken aus Eisenpartikeln befinden. 

Eine zweite Gruppe geht vermutlich auf höher gelegene Wolken zurück, die aus Silikaten bestehen. Eine dritte Gruppe geht von Schichten weit über den Wolken aus. Dort bestehen große Temperaturunterschiede.

Die Forscherinnen und Forscher vermuten außerdem „Taschen“ aus Kohlenmonoxid und Kohlendioxid in der Atmosphäre. Wie das chemische Zusammenspiel dieser Elemente abläuft, muss noch erforscht werden. 

Atmosphären von Gasriesen liefern Einblicke in Bewohnbarkeit

Die Ergebnisse zu SIMP 0136 liefern entscheidende, dreidimensionale Einblicke in die Atmosphären von Gasriesen. Ihre detaillierte Charakterisierung sei wichtige Vorbereitung für die direkte Beobachtung von Exoplaneten, wie sie mit dem Nancy Grace Roman Weltraumteleskop  geplant ist, heißt es von Seiten der NASA.

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Dieses Weltraumteleskop soll 2027 in Betrieb gehen und die Atmosphären von Planeten in Jupitergröße abbilden können. Das soll unter anderem neue Erkenntnisse zu deren Bewohnbarkeit bringen.