☁️ Erste 3D-Karte einer Exoplaneten-Atmosphäre vom Webb-Teleskop enthüllt

Das James-Webb-Weltraumteleskop hat soeben eine beispiellose Leistung vollbracht, indem es erstmals die Atmosphäre eines fernen Planeten in drei Dimensionen kartiert hat. Dieser Durchbruch eröffnet ein neues Fenster zum Verständnis außerirdischer Welten.

Dank einer Technik namens spektroskopische Verfinsterungskartierung konnten Astronomen die thermische Struktur von WASP-18b rekonstruieren, einem Gasriesen in 400 Lichtjahren Entfernung von der Erde. Dieser Planet, der als "ultraheißer Jupiter" bezeichnet wird, weist Temperaturen von etwa 2.760 Grad Celsius auf.

Die in Nature Astronomy veröffentlichte Studie zeigt, wie winzige Schwankungen der Sternenhelligkeit, wenn der Planet hinter seinem Stern vorbeizieht, die Bestimmung der Temperaturen in verschiedenen Höhen und geografischen Positionen ermöglichen.


Die mit dem NIRISS-Instrument des Webb-Teleskops durchgeführte Mehrwellenlängenanalyse ermöglichte die Unterscheidung mehrerer Atmosphärenschichten. Jede Wellenlänge untersucht eine bestimmte Höhe, von den oberen Schichten, die reich an Wasserdampf sind, bis zu tieferen Regionen, in denen dieses Molekül fehlt. Dieser Ansatz hat einen zentralen Hotspot hervorgehoben, der von einem kühleren Ring umgeben ist, was die theoretischen Modelle zur thermischen Verteilung von Planetenatmosphären bestätigt.

Die 3D-Kartierung hat ein bemerkenswertes Phänomen enthüllt: die Dissoziation von Wasserdampf in den heißesten Zonen. Während die peripheren Regionen ihre Wassermoleküle intakt halten, ist die zentrale Zone Temperaturen ausgesetzt, die so hoch sind, dass die chemischen Bindungen brechen. Diese direkte Beobachtung bestätigt erstmals die theoretischen Vorhersagen über das Verhalten von Wasser unter extremen Bedingungen.

Diese Methode eröffnet spannende Perspektiven für die Erforschung anderer Exoplaneten. Die Forscher erwägen, diese Technik auf Hunderte bereits identifizierter "heißer Jupiter" anzuwenden und vielleicht eines Tages auf Gesteinsplaneten, die der Erde ähneln. Die Genauigkeit der Karten könnte sich mit neuen Beobachtungen noch verbessern und ein immer feineres Verständnis außerirdischer Klimata bieten.

Das Phänomen der gebundenen Rotation

Die gebundene Rotation tritt auf, wenn ein Planet seinem Stern immer die gleiche Seite zuwendet, wie es bei WASP-18b der Fall ist. Diese Synchronisation von Rotation und Umlauf resultiert aus Gravitationskräften, die die planetare Rotation allmählich abbremsen.

Auf diesen gebundenen Welten ist die Tagseite permanenter Sonneneinstrahlung ausgesetzt, während die Nachtseite in ewiger Dunkelheit verbleibt. Diese Konfiguration erzeugt extreme Temperaturkontraste, die die atmosphärische Zirkulation und die Chemie des Planeten tiefgreifend beeinflussen.

Die beleuchtete Seite von WASP-18b erreicht Temperaturen, bei denen Gesteine schmelzen könnten, während die dunkle Seite deutlich kühler bleibt. Diese Temperaturunterschiede erzeugen heftige Winde, die die Wärme um den Planeten herum verteilen und seine atmosphärische Struktur ständig verändern.

Dieses Phänomen ist im Universum nicht selten: Unser Mond ist gebunden an die Erde, ebenso wie viele Exoplaneten in der Nähe ihres Sterns. Das Verständnis dieser Mechanismen hilft Astronomen, Beobachtungen ferner Welten zu interpretieren.