Astronomen ist es erstmals gelungen, das Spektrum eines Planeten zu messen, der einen fernen, sonnenähnlichen Stern umkreist. Die Messung des "chemischen Fingerabdrucks" gibt Aufschluss über die Zusammensetzung der Planetenatmosphäre und ebnet damit den Weg für eine wichtige Technik bei der Suche nach Planeten, auf denen Leben möglich ist.

Die Suche nach Leben auf fremden Planeten ist wohl eines der ehrgeizigsten Ziele der modernen Astronomie. Während der vergangenen Jahre haben Astronomen bereits mehr als 400 Exoplaneten entdeckt. Um einschätzen zu können, ob es auf solchen Planeten die nötigen Voraussetzungen für die Entwicklung von Leben gibt - oder gar ob dort Lebensformen existieren - müssen Astronomen herausfinden, aus welchen Molekülen sich die Planetenatmosphäre zusammensetzt; dies geschieht über die sehr schwierige direkte Analyse des Licht-Spektrums des entsprechenden Planeten.

Die Forschergruppe, zu der drei Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Astronomie (MPIA) und zwei Wissenschaftler kanadischer Universitäten gehören, hat das Planetensystem des hellen, sehr jungen Sterns HR 8799 untersucht, der am Nachthimmel im Sternbild Pegasus steht und rund 130 Lichtjahre von uns entfernt ist.

Drei Gasriesen

Der Stern besitzt anderthalb Mal soviel Masse wie unsere Sonne und ist Zentralstern eines Planetensystems, das einer vergrößerten Version unseres eigenen Sonnensystems ähnelt: Im Jahre 2008 wurden dort drei Riesenplaneten nachgewiesen, mit Massen zwischen dem sieben- und dem zehnfachen der Jupitermasse. Die Planeten sind 20 bis 30 Mal soweit von ihrem Zentralstern entfernt wie die Erde von der Sonne; außerdem weist das System zwei Gürtel kleinerer Objekte auf, ähnlich dem Asteroiden- und dem Kuipergürtel unseres Sonnensystems.

 "Unser Beobachtungsziel war der mittlere der drei Riesenplaneten. Er besitzt ungefähr zehn Mal soviel Masse wie Jupiter, und hat eine Oberflächentemperatur von rund 800 Grad Celsius", erklärt Carolina Bergfors (MPIA), die im Rahmen ihrer Doktorarbeit an den Beobachtungen beteiligt war.

Die Forscher nahmen das Spektrum mit Hilfe des Instruments NACO auf, das am Very Large Telescope (VLT) der Europäischen Südsternwarte installiert ist, und nutzten dabei insbesondere die Kamera-Spektrografen-Kombination CONICA, die am Max-Planck-Institut für Astronomie und am Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik entwickelt wurde.

Da der Stern mehrere tausend Mal heller ist als der Planet, und die beiden von der Erde aus gesehen sehr nah beieinander stehen, stellt die Messung des Planetenspektrums eine enorme Herausforderung dar. Markus Janson von der Universität Toronto, der Erstautor des Fachartikels, in dem die neuen Ergebnisse vorgestellt werden, erklärt: "Es ist, als wolle man aus zwei Kilometern Entfernung eine Kerze beobachten, die direkt neben einer hellen 300-Watt-Lampe steht." Carolina Bergfors ergänzt: "Wir mussten mehr als fünf Stunden belichten, um das Planetenspektrum aus dem weit helleren Licht des Sterns herauskitzeln zu können."

Spektrenvergleich

In den kommenden Jahren hoffen die Astronomen, mit dieser Beobachtungstechnik wichtige Informationen darüber zu gewinnen, wie Planeten entstehen. Erster Schritt dürfte die Aufnahme der Spektren der beiden anderen Riesenplaneten von HR 8799 sein; damit hätten die Astronomen zum ersten Mal die Gelegenheit, die Spektren mehrerer Planeten ein und desselben Exoplanetensystems miteinander zu vergleichen. Entfernteres Ziel ist es, auf diese Weise lebensfreundliche Exoplaneten zu identifizieren oder sogar Spuren von einfachen außerirdischen Lebensformen nachzuweisen.

Aktuell geben die neuen Ergebnisse Anlass, die derzeitigen Modelle der Atmosphäre des Exoplaneten zu überdenken. "Die Eigenschaften des Spektrums sind nicht mit den heutigen theoretischen Modellen vereinbar", meint Wolfgang Brandner (MPIA), Koautor des Fachartikels im Astrophysical Journal. (red)