Entdeckung ermöglicht Rückschlüsse auf Entstehung großer Gasplaneten
Die Atmosphären der vier großen Gasplaneten des 130 Lichtjahre entfernten Sterns HR 8799 enthalten mehr Kohlendioxid als erwartet. Das zeigen hochauflösende Beobachtungen eines internationalen Forschungsteams mit dem Weltraumteleskop James Webb. Der hohe Anteil des Gases deute darauf hin, dass die Gasplaneten von HR 8799 in ähnlicher Weise entstanden seien wie Jupiter und Saturn, so die Wissenschaftler im Fachblatt „Astrophysical Journal“.
Über 7000 Planeten bei anderen Sternen sind inzwischen bekannt. Die meisten von ihnen wurden zwar bislang nur indirekt nachgewiesen – entweder durch die Wirkung ihrer Anziehungskraft auf ihren Stern oder weil sie von der Erde aus gesehen regelmäßig vor dem Stern vorüberziehen. Doch inzwischen gibt es von über tausend Exoplaneten auch direkte Aufnahmen, vor allem von jungen Objekten im Infrarot-Bereich. Denn kurz nach ihrer Entstehung sind die Planeten noch heiß und leuchten im Bereich der Wärmestrahlung hell.
So auch die vier bekannten Planeten von HR 8799, die erst 30 Millionen Jahre alt sind. Zum Vergleich: Unser Sonnensystem und seine Planeten sind vor 4,5 Milliarden Jahren überstanden. Es handelt sich um Gasriesen ähnlich Jupiter, allerdings mit der sieben- bis zehnfachen Masse. Die Planeten ziehen ihre Bahnen im 15 bis 70-fachen Abstand Jupiter-Sonne um ihren Stern.
Mit dem auf Infrarot-Strahlung spezialisierten Webb-Teleskop gelang es jetzt nicht nur, die vier Planeten zu fotografieren, sondern auch ihre Strahlung zu analysieren. Dabei zeigte sich, dass die Atmosphären viel Kohlendioxid enthalten. Es ist das erste Mal, das mit dem Webb-Teleskop ein solcher Nachweis durch direkte Abbildung gelang. Bei einem der vier Planeten war zuvor bereits mit einem der großen Keck-Teleskope auf Hawaii der direkte Nachweis von Kohlendioxid gelungen.
Nach Ansicht des Forschungsteams zeigt der hohe Anteil an Kohlendioxid, dass die Planeten – wie Jupiter und Saturn – durch den Prozess der Kern-Akkretion entstanden sind. Dabei bildet sich zunächst ein Kern aus Gestein und Metall, der dann mit seiner Schwerkraft Gas aus der Umgebung anzieht. Alternativ können große Gasplaneten auch ähnlich wie Sterne durch den direkten Kollaps einer Gaswolke entstehen. Doch dann, so die Wissenschaftler, würden sie weniger schwere Elemente wie Kohlenstoff und Sauerstoff enthalten.
„Mit dieser Art Forschung hoffen wir, auch unser eigenes Sonnensystem besser zu verstehen“, erläutert Teamleiter William Balmer von der Johns Hopkins University in den USA. „Wir wollen lernen, wie sehr unser System anderen ähnelt – oder wie sehr es sich von anderen unterscheidet.“ Eine wichtige Rolle bei der Entwicklung von Planetensystemen spiele dabei die Entstehung von Riesenplaneten. „Ihre Entstehung zu verstehen“, so Balmer, „ist deshalb wichtig für das Verständnis der Entwicklung lebensfreundlicher, erdähnlicher Planeten.“
Bildquelle: J. Wang & C. Marois / NASA
