ATLANTA – Ein Exoplanet von der Größe Jupiters fasziniert Astronomen seit langem wegen seiner sengenden Temperaturen, kreischenden Winde und seitlichem Regen aus Glas. Nun haben Daten des James-Webb-Weltraumteleskops ein weiteres faszinierendes Merkmal des Planeten HD 189733b enthüllt: Er riecht nach faulen Eiern.
Forscher, die die Atmosphäre von HD 189733b untersuchten, nutzten Webbs Beobachtung, um Spuren von Schwefelwasserstoff zu entdecken – ein farbloses Gas, das einen starken Schwefelgeruch verströmt und außerhalb unseres Sonnensystems noch nie gesichtet wurde. Die Entdeckung erweitert die Erkenntnisse über die mögliche Zusammensetzung von Exoplaneten.
Die von einem Team aus mehreren Institutionen zusammengestellten Ergebnisse wurden am Montag in der Zeitschrift Nature veröffentlicht.
Ein seltsamer Planet mit tödlichem Wetter
Wissenschaftler entdeckten HD 189733b erstmals im Jahr 2005 und identifizierten den Gasriesen später als „heißen Jupiter“ – einen Planeten, der eine ähnliche chemische Zusammensetzung wie Jupiter, den größten Planeten unseres Sonnensystems, aufweist, aber glühende Temperaturen aufweist. HD 189733b liegt nur 64 Lichtjahre von der Erde entfernt und ist der nächstgelegene heiße Jupiter, den Astronomen beobachten können, wenn der Planet vor seinem Stern vorbeizieht. Aus diesem Grund ist er einer der am besten untersuchten Exoplaneten.
„HD 189733 b ist nicht nur ein Gasriesenplanet, sondern auch ein ‚Riese‘ auf dem Gebiet der Exoplaneten, weil es einer der ersten jemals entdeckten Transit-Exoplaneten ist“, sagte der leitende Studienautor Guangwei Fu, ein Astrophysiker an der Johns Hopkins University. in einer E-Mail. „Es ist der Ankerpunkt für viele unserer Erkenntnisse über die Chemie und Physik der Atmosphäre von Exoplaneten.“
Der Planet ist etwa 10 % größer als Jupiter, aber viel heißer, weil er seinem Stern 13-mal näher ist als Merkur unserer Sonne. HD 189733b brauche nur etwa zwei Erdentage, um eine einzige Umlaufbahn um seinen Stern zu absolvieren, sagte Fu.
Diese Nähe zum Stern verleiht dem Planeten eine sengende Durchschnittstemperatur von 1.700 Grad Fahrenheit und starke Winde, die glasartige Silikatpartikel mit einer Geschwindigkeit von 5.000 Meilen pro Stunde seitwärts aus hohen Wolken um den Planeten regnen lassen.
Ein überraschender Gestank
Als Astronomen beschlossen, mit dem Webb-Teleskop den Planeten zu untersuchen, um herauszufinden, was Infrarotlicht, das für das menschliche Auge unsichtbar ist, in der Atmosphäre von HD 189733b enthüllen könnte, erlebten sie eine Überraschung.
Schwefelwasserstoff ist auf Jupiter vorhanden und wurde vorhergesagt, dass er auch auf Gasriesen-Exoplaneten vorkommt, doch Beweise für das Molekül seien außerhalb unseres Sonnensystems bislang schwer zu finden gewesen, sagte Fu.
„Schwefelwasserstoff ist eines der Hauptschwefelreservoirs in der Atmosphäre des Planeten“, sagte Fu. „Die hohe Präzision und Infrarotfähigkeit des Webb-Teleskops ermöglichen es uns, erstmals Schwefelwasserstoff auf Exoplaneten nachzuweisen, was ein neues spektrales Fenster zur Untersuchung der atmosphärischen Schwefelchemie von Exoplaneten öffnet. Dies hilft uns zu verstehen, woraus Exoplaneten bestehen und.“ wie sie entstanden sind.
Darüber hinaus habe das Team Wasser, Kohlendioxid und Kohlenmonoxid in der Atmosphäre des Planeten entdeckt, sagte Fu – was bedeutet, dass diese Moleküle auch auf anderen Gasriesen-Exoplaneten häufig vorkommen könnten.
Während Astronomen aufgrund der sengenden Temperaturen nicht damit rechnen, dass Leben auf HD 189733b existiert, wirft der Nachweis eines Bausteins wie Schwefel auf einem Exoplaneten Aufschluss über die Planetenentstehung, sagte Fu.
Schwefel ist ein lebenswichtiges Element für den Aufbau komplexerer Moleküle, und wie Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff und Phosphat müssen Wissenschaftler es genauer untersuchen, um vollständig zu verstehen, wie Planeten hergestellt werden und woraus sie bestehen.
–Guangwei Fu, Astrophysiker
„Schwefel ist ein lebenswichtiges Element für den Aufbau komplexerer Moleküle und – wie Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff und Phosphat – müssen Wissenschaftler es genauer untersuchen, um vollständig zu verstehen, wie Planeten hergestellt werden und woraus sie bestehen“, sagte Fu.
Moleküle mit ausgeprägten Gerüchen wie Ammoniak wurden bereits zuvor in der Atmosphäre anderer Exoplaneten entdeckt.
Aber Webbs Fähigkeiten ermöglichen es Wissenschaftlern, spezifische Chemikalien in der Atmosphäre um Exoplaneten detaillierter als zuvor zu identifizieren.
Planetare Schwermetalle
In unserem Sonnensystem enthalten Eisriesen wie Neptun und Uranus zwar insgesamt weniger Masse, enthalten aber mehr Metalle als die Gasriesen Jupiter und Saturn, die die größten Planeten sind, was darauf hindeutet, dass es einen Zusammenhang zwischen Metallgehalt und Masse geben könnte.
Astronomen glauben, dass an der Entstehung von Neptun und Uranus mehr Eis, Gestein und Metalle als Gase wie Wasserstoff und Helium beteiligt waren.
Webbs Daten zeigten auch Schwermetallwerte auf HD 189733b, die denen auf Jupiter ähneln.
„Jetzt haben wir diese neue Messung, die zeigt, dass die Metallkonzentrationen (des Planeten) tatsächlich einen sehr wichtigen Ankerpunkt für diese Studie darüber darstellen, wie die Zusammensetzung eines Planeten mit seiner Masse und seinem Radius variiert“, sagte Fu. „Die Ergebnisse unterstützen unser Verständnis darüber, wie Planeten entstehen, indem sie nach der anfänglichen Kernbildung mehr festes Material erzeugen und dann auf natürliche Weise mit Schwermetallen angereichert werden.“
Nun wird das Team nach Schwefelsignaturen auf anderen Exoplaneten suchen und feststellen, ob hohe Konzentrationen der Verbindung Einfluss darauf haben, wie nahe sich einige Planeten im Verhältnis zu ihren Muttersternen bilden.
„HD 189733b ist ein Benchmark-Planet, aber es stellt nur einen einzigen Datenpunkt dar“, sagte Fu. „So wie einzelne Menschen einzigartige Eigenschaften aufweisen, folgt unser kollektives Verhalten klaren Trends und Mustern. Mit weiteren Datensätzen von Webb wollen wir verstehen, wie Planeten entstehen und ob unser Sonnensystem in der Galaxie einzigartig ist.“
