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Cheops-Teleskop: Möglicherweise erster Glory-Effekt auf Exoplanet entdeckt

Ein Forschungsteam vermutet, einen regenbogenartigen Effekt auf einem entfernten Exoplaneten entdeckt zu haben. Jedoch können erst weitere Weltraum-Missionen von der Esa oder der Nasa die Ergebnisse bestätigen.



Es wurden Anzeichen des regenbogenartigen Glory-Effekts auf einem Planeten außerhalb unseres Sonnensystems entdeckt. Glorys sind bunte konzentrische Lichtringe, die nur unter besonderen Bedingungen auftreten. Sie wurden laut der europäischen Raumfahrtbehörde Esa in der "höllischen Atmosphäre des 637 Lichtjahre entfernten, ultraheißen Gasriesen WASP-76b" beobachtet.

Bisher wurde der Glory-Effekt nur einmal außerhalb der Erde entdeckt: auf der Venus. Das regenbogenähnliche Ereignis tritt auf, wenn das Licht von Wolken reflektiert wird, die aus einer vollkommen gleichförmigen, aber bisher unbekannten Substanz bestehen.

Die Daten des Weltraumteleskops Cheops (Characterising Exoplanet Satellite; Satellit zur Charakterisierung von Exoplaneten) und andere Missionen wie Tess, Hubble und Spitzer scheinen diesen Effekt zu bestätigen. Auch wenn das Signal nur sehr schwach ist.

Das ist WASP-76b

Seit seiner Entdeckung im Jahr 2013 wird WASP-76b intensiv untersucht. Er umkreist seinen Wirtsstern innerhalb von 1,8 Tagen einmal – damit ist er seinem Stern etwa zwölfmal näher als Merkur der Sonne. Und durch den geringen Abstand, werde WASP-76b durch die intensive Strahlung "aufgeplustert", heißt es in einer Pressemitteilung der Esa.

Entsprechend ist WASP-76b etwa doppelt so groß wie der Gasriese Jupiter – auch wenn der Exoplanet etwa zehn Prozent weniger massereich ist. Eine Seite des Planeten ist immer der Sonne zugewandt und erreicht Temperaturen von etwa 2.400 Grad Celsius. Hier schmelzen und verdampfen Elemente, die auf der Erde Gestein bilden würden.

Bereits im März 2020 zeigte eine erste spektroskopische Analyse das Vorhandensein von neutralem Eisen in der Atmosphäre des Exoplaneten. Dieses beginnt auf der etwas kühleren Nachtseite zu kondensieren – die dafür nötigen Temperaturen müssen nicht höher als 1.400 Grad Celsius liegen. Schließlich bilden sich Eisenwolken, aus denen sich das neutrale Eisen wie flüssiger Regen niederschlägt.

Eigenartige Bedingungen

Cheops beobachtete WASP-76b intensiv, während er vor seinem sonnenähnlichen Stern vorbeizog und diesen umkreiste. Nach 23 Beobachtungen über drei Jahre hinweg zeigten die Daten eine überraschende Zunahme der Lichtmenge, die vom östlichen Terminator des Planeten ausging. Der Terminator beschreibt die Grenze, an der die Nacht auf den Tag trifft.

Laut dem Astronomen Olivier Demangeon (Institut für Astrophysik und Weltraumwissenschaften in Portugal) wurde erstmals "eine so starke Veränderung in der Helligkeit eines Exoplaneten, seiner Phasenkurve, festgestellt". Deswegen geht das Forschungsteam um Demangeon davon aus, "dass dieses unerwartete Leuchten durch eine starke, lokalisierte und anisotrope [richtungsabhängige] Reflexion verursacht werden könnte – den Glory-Effekt".

Die notwendigen Bedingungen dafür sind laut dem Astronomen eigenartig: "Erstens braucht man atmosphärische Teilchen, die nahezu perfekt kugelförmig, völlig gleichmäßig und stabil genug sind, um über einen langen Zeitraum beobachtet zu werden. Der nahegelegene Stern des Planeten muss direkt auf ihn scheinen, und der Beobachter – hier Cheops – muss genau richtig ausgerichtet sein."

Regenbogen und Glory-Effekt sind nicht das Gleiche

Die regenbogenähnlichen Muster des Glory-Effekts sind etwas anderes als Regenbögen. Diese entstehen, wenn das Sonnenlicht von einem Medium (wie Luft) mit einer bestimmten Dichte in ein Medium (also Wasser) mit einer anderen Dichte übergeht. Dadurch wird das Licht auf seinem Weg gebrochen. Die verschiedenen Wellenlängen werden unterschiedlich stark gebogen, wodurch sich das weiße Licht in seine verschiedenen Farben aufspaltet und der bekannte runde Bogen eines Regenbogens entsteht.

Ein Glory-Effekt entsteht, wenn das Licht durch eine schmale Öffnung fällt, etwa zwischen Wassertröpfchen in Wolken oder Nebel. Hier wird das Licht gebeugt, wodurch meist konzentrische Farbringe entstehen. Die Interferenz zwischen den Lichtwellen erzeugt Muster aus hellen und dunklen Ringen.

Die Bestätigung des Glory-Effekts würde das Vorhandensein von Wolken bedeuten, die aus perfekt kugelförmigen Wassertröpfchen bestehen. Diese müssten mindestens drei Jahre lang bestehen oder sich ständig erneuern. Und damit solche Wolken bestehen bleiben, müsste auch die Temperatur der Atmosphäre über die Zeit stabil sein.

Erst weitere Missionen können das Geheimnis lüften

"Es bedarf weiterer Beweise, um schlüssig sagen zu können, dass es sich bei diesem faszinierenden 'zusätzlichen Licht' um eine seltene Erscheinung handelt", erklärt die Esa-Projektwissenschaftlerin Theresa Lüftinger.

Dafür benötigt es weitere Untersuchungen, etwa vom Weltraumteleskop James Webb oder der bevorstehenden Esa-Mission Ariel (Atmospheric Remote-sensing Infrared Exoplanet Large-survey; Atmosphärische Fernerkundung Infrarot-Exoplaneten-Großbeobachtung), mit der Tausende Planeten um andere Sterne herum auf die Bestandteile ihrer Atmosphären untersucht werden.

Zur Studie

Die Studie erschein am 5. April 2024 in der Fachzeitschrift Astronomy & Astrophysics: Asymmetry in the upper atmosphere of the ultra-hot Jupiter WASP-76 b (Asymmetrie in der oberen Atmosphäre des ultraheißen Jupiters [ähnlichen Exoplaneten] WASP-76 b).

Anmerkung: Die Pressemitteilung erreichte uns via E-Mail, weswegen wir die Quelle zum Veröffentlichungstermin nicht verlinken konnten.

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