Die Suche nach Planeten außerhalb unseres Sonnensystems ist zweifellos auch angetrieben von der Hoffnung, dort draußen so etwas wie eine zweite Erde zu finden. Der Exoplanet WASP-189b passt freilich nicht in diese Kategorie. Der Gasriese von eineinhalbfacher Größe des Jupiters umkreist sein Heimatgestirn in so engen Bahnen, dass er heißer wird als so mancher Stern. Als lebensfreundlich kann man den Planeten in 322 Lichtjahren Entfernung also nicht bezeichnen, interessant ist er für die Wissenschaft jedoch allemal.

Nun liefert der Nasa-Minisatellit Cute Details zum Zustand der aufgeheizten Atmosphäre des Gasplaneten. Die neuen Erkenntnisse zu diesem extremen Planeten hat das Forschungsteam, dem auch das Grazer Institut für Weltraumforschung (IWF) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften angehört, in den "Astrophysical Journal Letters" veröffentlicht.

Schuhschachtel im All

Der nur etwa schuhschachtelgroße Minisatellit Cute (Colorado Ultraviolet Transit Experiment) wurde vor etwas mehr als zwei Jahren ins All gebracht und wirft einen Blick auf ferne Welten außerhalb unseres Sonnensystems. Im Speziellen geht es um Exoplaneten, die als "heiße Jupiter" bezeichnet werden. Diese großen Gasplaneten erreichen Temperaturen von tausenden Grad Celsius. Einer von ihnen ist der extreme Exoplanet WASP-189b. Er ist etwa eineinhalbmal so groß wie der Jupiter. Seinem Mutterstern ist er aber zwanzigmal näher als die Erde der Sonne, weshalb er seinen Stern in weniger als drei Tagen umkreisen kann. Und diese gefährliche Nähe zum Stern heizt den Exoplaneten extrem auf.

Das Ziel von Cute ist, herauszufinden, wie die Gasatmosphäre von "heißen Jupitern" mit der Zeit in den Weltraum entweicht. Die Forschung vermutet nämlich schon länger, dass der ständige Druck der stellaren Strahlung die Atmosphären einiger Exoplaneten über Milliarden von Jahren abtragen könnte. Die Daten von Cute deuten nun darauf hin, dass der Prozess möglicherweise nicht so einfach ist.

15.000 Grad Celsius

Das Ultraviolettteleskop von Cute hatte bisher sieben heiße Jupiter im Visier. Bei den Auswertungen der Daten wurde festgestellt, dass einige von ihnen ihre Atmosphären zu verlieren scheinen, andere jedoch nicht. WASP-189b stach dabei ganz besonders hervor. Die Temperatur seiner oberen Atmosphäre dürfte aufgrund der Messdaten von Cute nicht weniger als 15.000 Grad Celsius erreichen – deutlich mehr, als bisherige Modellrechnungen vorhergesagt haben. Bei diesen Temperaturen dehnen sich die Atmosphären "heißer Jupiter" deutlich aus.

Die Beobachtungen von Cute deuten zumindest darauf hin, dass WASP-189b etwa 400 Millionen Kilogramm Masse pro Sekunde verliert. Durch die starke Ausdehnung können auch schwere Elemente in die obere Atmosphäre gelangen. Sie wurden mit Cute sichtbar gemacht: "Wir konnten im Spektrum von Cute eindeutig Eisen und Magnesium nachweisen", so Lucca Fossati. Er leitet am Grazer IWF die Exoplaneten-Forschungsgruppe.

Blick in die Galaxis

Laut den Grazer Forschenden werden die Auswertungen nicht nur viel über heiße Jupiter, sondern über die Entwicklung der gesamten Bandbreite der in der Galaxie existierenden Planeten sagen können. Dazu gehören auch kleine und felsige Welten wie die Erde und ihre Nachbarn: Der Mars hat zum Beispiel im Laufe von fast drei Milliarden Jahren ebenfalls einen Großteil seiner Atmosphäre verloren. "Cute soll uns helfen herauszufinden, warum manche Planeten große Teile ihrer Atmosphäre verlieren, während andere weitgehend unverändert bleiben, und die Frage klären, welchen besonderen Platz die Erde in der Galaxie einnimmt", erklärte Fossati.

Cute wurde am Laboratory for Atmospheric and Space Physics der University of Colorado in Boulder, USA, entwickelt und gebaut. Das IWF lieferte den Datensimulator und die Datenreduktions-Pipeline und entwickelte die Software für die Datenanalyse. Der österreichische Beitrag zu Cute wurde von der Forschungsförderungsgesellschaft (FFG) finanziert. Weitere Projektpartner im Cute-Team stammen aus Arizona, Frankreich und den Niederlanden. (red, APA, 22.12.2023)