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Astronomen haben zum ersten Mal ein ihrer Meinung nach regenbogenähnliches Phänomen entdeckt, das auf einem Planeten außerhalb unseres Sonnensystems auftritt und neue Informationen über fremde Welten liefern könnte.
Beobachtungen mit dem Cheops-Weltraumteleskop der Europäischen Weltraumorganisation, dem Characterizing ExOplanet Satellite, haben einen „Glory-Effekt“ auf WASP-76b entdeckt, einem ultraheißen Exoplaneten, der 637 Lichtjahre von der Erde entfernt liegt.
Der auf der Erde häufig beobachtete Effekt besteht aus konzentrischen, farbigen Lichtringen und tritt auf, wenn Licht von Wolken reflektiert wird, die aus einer einheitlichen Substanz bestehen.
Jenseits der Erde wurde der Glory-Effekt nur auf der Venus beobachtet, bis Cheops und andere Missionen ein unglaublich schwaches Signal empfingen, das darauf hindeutete, dass er in der höllischen Atmosphäre von WASP-76b auftrat. Basierend auf dem von Cheops entdeckten Signal glauben Astronomen, dass das atmosphärische Phänomen direkt auf die Erde gerichtet ist.
Einzelheiten der Beobachtung berichteten die Forscher am 5. April in der Fachzeitschrift Astronomy & Astrophysics.
„Es gibt einen Grund, warum es außerhalb unseres Sonnensystems bisher keine Wunder gab: Es erfordert ganz besondere Bedingungen“, sagte der Hauptautor der Studie, Olivier Demangeon, ein Astronom am Institut für Astrophysik und Weltraumwissenschaften in Portugal freigeben. „Zuerst braucht man atmosphärische Partikel, die nahezu perfekt kugelförmig, völlig gleichmäßig und stabil genug sind, um über einen langen Zeitraum beobachtet zu werden. Der Stern, der dem Planeten am nächsten ist, sollte direkt auf ihn scheinen, wobei der Beobachter – hier Khufu – die richtige Ausrichtung hat.
Ein wilder und brennender Planet
WASP-76b fasziniert Astronomen seit seiner Entdeckung im Jahr 2013.
Der Exoplanet kreist eng um seinen Heimatstern und erzeugt starke Hitze und Strahlung Die von diesem sonnenähnlichen Stern empfangene Strahlung – mehr als das 4.000-fache der Strahlungsmenge, die die Erde von unserer Sonne empfängt – ließ WASP-76b anschwellen und machte ihn fast doppelt so groß wie Jupiter, den größten Planeten in unserem Sonnensystem.
Der Planet ist durch Gezeiten an seinen Stern gebunden, was bedeutet, dass eine Seite, die sogenannte Tagseite, immer dem Stern zugewandt ist, während auf der anderen Seite des Planeten permanent Nacht herrscht.
Die Tagesseite von WASP-76B erreicht sengende Temperaturen von 4.352 Grad Fahrenheit (2.400 Grad Celsius). Elemente, die auf der Erde normalerweise Gesteine bilden würden, schmelzen und verdampfen auf der Tagseite, bevor sie kondensieren und Wolken bilden, die auf der Nachtseite Schauer geschmolzenen Eisens freisetzen.
Astronomen beschlossen, eine Reihe von Observatorien, darunter Cheops, das Hubble-Weltraumteleskop, das inzwischen ausgemusterte Spitzer-Weltraumteleskop und die TESS-Planetenjagdmission der NASA, zu fokussieren, um etwas zu untersuchen, das scheinbar ein Lichtungleichgewicht war, das während der Umlaufbahn von WASP-76b auftrat. vor seinem Gastgeberstar.
Kombinierte Daten von Cheops und TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) deuteten darauf hin, dass die Anomalie auf etwas Interessantes zurückzuführen sein könnte, das in der Atmosphäre über der Tagseite passiert.
Cheops erfasste Daten von WASP-76b, als der Planet vor seinem Stern vorbeizog, und machte über einen Zeitraum von drei Jahren 23 Beobachtungen.
Als Astronomen die Daten untersuchten, bemerkten sie eine ungewöhnliche Zunahme des Lichts, das vom östlichen „Terminator“ des Planeten, dem Grenzlicht zwischen der Tag- und der Nachtseite, kam. Mittlerweile wurde vom westlichen Terminator weniger Licht abgestrahlt.
„Dies ist das erste Mal, dass eine so plötzliche Änderung der Helligkeit eines Exoplaneten, seiner ‚Phasenkurve‘, festgestellt wurde“, sagte Demangeon. „Dieser Befund lässt uns vermuten, dass dieses unerwartete Leuchten durch eine starke, lokalisierte, anisotrope (richtungsabhängige) Reflexion – den Glory-Effekt – verursacht werden könnte.“
Demangeon sagte, er sei begeistert, an der ersten Entdeckung dieser Art von Licht von einem Exoplaneten beteiligt zu sein.
„Es war so ein besonderes Gefühl, eine besondere Befriedigung, die man nicht alle Tage erlebt“, sagte er.
Buntes Licht auf fremde Welten
Ruhm und Regenbogen sind nicht dasselbe. Regenbögen entstehen, wenn Licht gebeugt wird, während es nacheinander zwei Medien unterschiedlicher Dichte durchläuft, beispielsweise Luft bis Wasser. Wenn Licht gebogen wird, spaltet es sich in verschiedene Farben auf und es entsteht ein Regenbogen.
Der Glory-Effekt entsteht jedoch, wenn Licht durch eine schmale Öffnung fällt und sich krümmt, wodurch gemusterte Farbringe entstehen.
Wenn Astronomen tatsächlich den Glory-Effekt bei WASP-76b sehen, bedeutet das, dass der Planet anhaltende Wolken aus perfekt kugelförmigen Tröpfchen hat – oder Wolken, die sich ständig erneuern. Unabhängig davon deutet das Vorhandensein solcher Wolken darauf hin, dass die Atmosphäre des Planeten eine stabile Temperatur aufweist.
Die genaue Natur dessen, was sich in den Wolken von WASP-76b befindet, bleibt ein Rätsel, aber es könnte sich um Eisen handeln, da das Element bereits in den Wolken des Planeten nachgewiesen wurde.
„Es ist wichtig, sich das unglaubliche Ausmaß dessen vor Augen zu halten, was wir erleben“, sagte Matthew Standing, ein Forscher der Europäischen Weltraumorganisation, der Exoplaneten untersucht, in einer Erklärung. Standing war an der Studie nicht beteiligt.
„WASP-76b ist mehrere hundert Lichtjahre entfernt – ein extrem heißer Gasriesenplanet, auf dem es wahrscheinlich geschmolzenes Eisen regnet“, sagte Standing. „Trotz des Chaos scheinen (Forscher) potenzielle Zeichen des Ruhms entdeckt zu haben.“ Das ist ein unglaublich schwaches Signal.
Wenn Astronomen in der Lage sind, das schwache Signal eines Phänomens wie einer Hunderte Lichtjahre entfernten Glorie zu beobachten, könnte es in Zukunft auch möglich sein, das Vorhandensein von Sonnenlicht zu erkennen, das von außerirdischen Gewässern reflektiert wird, so die Forscher.
„Zusätzliche Beweise sind erforderlich, um schlüssig zu beweisen, dass dieses faszinierende ‚Extralicht‘ ein seltener Glanz ist“, sagte Theresa Lueftinger, Projektwissenschaftlerin für die Ariel-Mission der Europäischen Weltraumorganisation, in einer Erklärung. Sie nahm nicht an der Studie teil.
Ariel, oder die groß angelegte atmosphärische Untersuchung von Fernerkundungs-Infrarot-Exoplaneten, soll 2029 starten, um die Atmosphären einer breiten und vielfältigen Auswahl an Exoplaneten zu untersuchen.
Lüftinger sagte, sie glaube, dass das James Webb-Weltraumteleskop oder Ariel dabei helfen könnten, das Vorhandensein des Glory-Effekts auf WASP-76b zu beweisen.
„Vielleicht finden wir sogar noch herrlicher aufschlussreiche Farben von anderen Exoplaneten“, sagte sie.
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