Das James-Webb-Teleskop findet Atmosphäre auf einem Planeten, der den Tod seines Sterns überlebt hat

alinhamento planetário
Foto: alinhamento planetário - Foto: buradaki/Shutterstock.com

Das Weltraum-Superteleskop James Webb hat gerade bewiesen, dass der gasförmige Exoplanet WD 1856 b, der die Überreste eines leblosen Sterns umkreist, eine eigene Atmosphärenschicht hat. Dieses Ergebnis verwirrte die Forscher, da der Himmelskörper, dessen Abmessungen denen des Jupiter ähneln, theoretisch keine Chance hätte, der Vernichtung während der heftigen Expansion seines Muttersterns zu entgehen, einem kosmischen Prozess, bei dem bekanntermaßen jede Materie in seiner unmittelbaren Umgebung zerfällt.

Seit 2020 hat diese ferne Welt bereits die Neugier der astronomischen Gemeinschaft geweckt, da sie einem Weißen Zwerg unglaublich nahe kommt – dem dichten Körper einer Sonne, die ihre gesamte Energie verbrannt hat. Der Gasriese befand sich in einer Entfernung, die fünfzigmal kleiner war als die Entfernung, die die Erde von unserer Sonne trennt, und wies Merkmale auf, die jeder Überlebenslogik im Weltraum widersprechen. Nun haben beispiellose Daten, die Anfang Juli in der renommierten Fachzeitschrift Nature veröffentlicht wurden, den Fall noch komplexer gemacht und nicht nur auf das Vorhandensein von Gasen rund um den Globus, sondern auch auf völlig unvorhergesehene Hitze hingewiesen.

Nach Ansicht des Astrophysikers Christopher O’Connor, Forscher an der Northwestern University und einer der Verantwortlichen für die Durchmusterung, handelt es sich um eine der exotischsten Orbitalkonfigurationen, die jemals von der Wissenschaft dokumentiert wurden. Der Nachweis dieser Gashülle weist darauf hin, dass der Himmelskörper einen sehr untypischen Geburts- und Verschiebungsprozess durchlaufen hat, was Experten dazu zwingt, klassische Theorien über die Entstehung von Welten außerhalb unseres Systems zu überdenken.

Ungewöhnliche Orbitaldynamik und die Herausforderungen bei der Beobachtung des Gasriesen

In einer Entfernung von achtzig Lichtjahren von unserem Planeten vollführt WD 1856 b in nur 34 Stunden eine vollständige Umdrehung um seinen Weißen Zwerg und schwebt dabei weniger als drei Millionen Kilometer von der Sternoberfläche entfernt. Das Detail, das die Aufmerksamkeit der Wissenschaftler am meisten auf sich zieht, ist das physikalische Verhältnis zwischen den beiden Körpern: Der Planet kann siebenmal massereicher sein als der tote Stern selbst, der einen ähnlichen Durchmesser wie die Erde hat, wodurch eine bizarre Größenumkehr entsteht, die im Universum selten zu sehen ist.

Trotz der hochmodernen Technologie von James Webb erforderte die Aufnahme von Bildern aus diesem System einen enormen Aufwand für das Team. Da Weiße Zwerge im Vergleich zu herkömmlichen Sternen ein extrem schwaches Leuchten ausstrahlen, konnte der Exoplanet nur während eines sehr kurzen Zeitfensters von acht Minuten entdeckt werden, genau in dem Moment, als er vor seiner Sonne vorbeizog. Laut Victoria Boehm, einer Astronomin an der Cornell University, die an der Forschung mitgearbeitet hat, würde jede Fehleinschätzung von Bruchteilen einer Sekunde bedeuten, dass die Möglichkeit zur Datenerfassung völlig verpasst wird.

Die Raumfahrtausrüstung überwand alle technischen Hürden und lieferte genaue Ergebnisse. Durch die Analyse des Sterndurchgangs konsolidierten Wissenschaftler grundlegende Erkenntnisse über die Natur des Himmelskörpers:

  • Die Masse des Riesen reicht von der vier- bis elffachen Größe des Jupiter.
  • Die atmosphärische Schicht beherbergt organische Verbindungen und verschiedene Aerosole.
  • Es gibt starke Hinweise auf das Vorkommen von Methangas, das rund um den Globus schwebt.

Was die Gruppe wirklich schockierte, war der thermische Rekord: Die Oberfläche erreicht etwa 127 Grad Celsius, beeindruckende 136 Grad Celsius über dem, was nur durch die schwache Beleuchtung des sterbenden Sterns zu rechtfertigen wäre.

Diese unerklärliche Temperatur wurde zum Schlüssel zum Verständnis der chaotischen Vergangenheit dieser Welt. Wissenschaftler begannen mit zwei Argumentationslinien zu arbeiten, um die aktuelle Position des Himmelskörpers zu rechtfertigen: Entweder wurde er vorübergehend verschluckt und überlebte die Phase des Roten Riesen, oder er erlitt heftige Gravitationskräfte von anderen Nachbarplaneten, lange nachdem die Gefahr einer Sternausdehnung vorüber war. O’Connor wertet diese kosmische Scharade als eine echte Provokation der Natur, um die Analysefähigkeit von Forschern auf die Probe zu stellen.

Durch den Vergleich der neu gesammelten Informationen mit Simulatoren, die den Wärmeverlust von Riesenplaneten über Äonen berechnen, konnte die Gruppe die thermische Entwicklung des Objekts kartieren. Aufzeichnungen zeigen, dass die Welt vor etwa einer Milliarde Jahren einen Höhepunkt der Erwärmung erlebte, also lange nach dem Zusammenbruch ihres Hauptsterns. Diese Entdeckung bestärkt die Hypothese, dass er durch Gravitationskräfte in die Nähe des Weißen Zwergs geschleudert wurde, eine Theorie, die aufgrund des reichlich vorhandenen Methans noch mehr an Gewicht gewinnt – einem empfindlichen Gas, das vollständig zerstört worden wäre, wenn der Planet in der Vergangenheit in die Flammen des Sterns gestürzt wäre.

Trotz der Robustheit der neuen Analysen bleibt ein Teil der astronomischen Gemeinschaft lieber vorsichtig. Caroline Morley, eine Expertin an der University of Texas in Austin, die bereits frühere Studien unterzeichnet hat, die auf eine viel kältere Umwelt für diese Welt setzen, betrachtet die Theorie der verzögerten Erwärmung mit Argwohn, obwohl sie anerkennt, dass die Messung der atmosphärischen Gase sinnvoll ist. Ian Crossfield, Forscher an der University of Kansas und einer der Pioniere bei der Identifizierung dieses Systems, bezeichnet die Vorschläge zur Orbitalmigration als faszinierend, warnt jedoch davor, dass die Wissenschaft noch viele weitere Beobachtungen benötigen wird, um eine Entscheidung zu treffen.

Derzeit konzentriert sich die Wissenschaftlergruppe weiterhin auf atmosphärische Daten und hat bereits geplant, vier weitere Planetendurchgänge mit den James-Webb-Linsen zu überwachen. Das Studium dieser räumlichen Anordnung dient als Fenster in die dunkle Zukunft unserer eigenen kosmischen Nachbarschaft. In etwa fünf Milliarden Jahren wird unsere Sonne zu einem Roten Riesen anschwellen, der Merkur, Venus und höchstwahrscheinlich die Erde verbrennt, bevor er zu einem Weißen Zwerg schrumpft. Jüngste Entdeckungen machen jedoch Mut, denn sie zeigen, dass die am weitesten entfernten Gaskolosse wie Jupiter große Chancen haben, der Sonnenapokalypse unbeschadet zu entkommen.

In einem Interview mit der Zeitschrift Scientific American versicherte Ryan MacDonald, Astrophysiker an der Universität St. Andrews in Schottland und Leiter des Projekts, dass der größte Planet unseres Systems noch eine sehr lange Existenz haben wird. Der Forscher schließt seine Argumentation mit der Betonung ab, dass das Ende des Lebenszyklus eines Sterns definitiv nicht die Ausrottung von allem bedeutet, was ihn umkreist.

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