Eine bahnbrechende Entdeckung eines außerirdischen Himmelskörpers mit einer Atmosphäre und einer gemessenen Temperatur von 1700 °C, die die Erwartungen an Exoplaneten, die nah an ihrem Stern kreisen, infrage stellt.

Einführung in die Exoplanetenforschung

Derzeit sind uns mindestens 6000 Exoplaneten bekannt, die um verschiedene Sterne, abgesehen von unserer Sonne, kreisen. Bisher konnten wir jedoch nur relativ große und nahe gelegene Planeten identifizieren, bedingt durch die technischen Limitierungen unserer aktuellen Erhebungsmethoden, auch wenn diese äußerst präzise und effektiv sind.

Diese Planeten sind sehr unterschiedlich, angefangen von großen Gasriesen wie unserem Jupiter bis hin zu den vergleichsweise wenigen kleinen, festen Planeten, die der Erde oder der Venus ähneln. Bislang gab es jedoch keine Beweise für einen Erdenplaneten, der von einer Atmosphäre umgeben ist.

Die Entdeckung des TOI-561 b

Dank des leistungsstarken James-Webb-Teleskops der NASA haben Wissenschaftler nun Beweise gesammelt. Der außerirdische Planet, über den in letzter Zeit viel diskutiert wird, wird als TOI-561 b bezeichnet. Dieser Name bezeichnet sowohl den Mutterstern als auch einen der drei Planeten, die um diesen Stern kreisen, und es scheint, dass er über eine Atmosphäre verfügt, die allerdings sehr speziell ist.

Herausforderungen bei der Entdeckung von Exoplaneten

Es ist herausfordernd, Exoplaneten zu identifizieren, geschweige denn festzustellen, ob sie eine Atmosphäre besitzen. Wenn wir unsere Erde als Beispiel nehmen, hat sie einen Durchmesser von etwa 13.000 Kilometern und eine Atmosphäre von etwa 100 Kilometern Dicke, wobei die bewohnbare Schicht weniger als ein Zehntel davon ausmacht.

Um sich die Schwierigkeit vorzustellen: Wenn man die Erde auf die Größe einer runden Wassermelone reduziert, wäre die Atmosphäre so dünn wie eine leichte Plastiktüte, wie sie zur Frischhaltung von Lebensmitteln im Kühlschrank verwendet wird. Dieses Beispiel verdeutlicht, wie schwierig es ist, in Milliarden von Kilometern Entfernung festzustellen, ob eine Atmosphäre existiert oder nicht, und zeigt gleichzeitig, wie zerbrechlich unsere eigene Atmosphäre ist, die uns das Atmen ermöglicht.

Eigenschaften von TOI-561 b

TOI-561 b ist der innere Planet von mindestens drei, die um einen relativ alten Stern kreisen, welcher etwa 10 Milliarden Jahre alt ist und sich etwa 280 Lichtjahre von der Erde entfernt befindet. Der Planet ist mit einer Größe von nur 1,5-mal der Erde für uns seltsam, da er sich nur 1,5 Millionen Kilometer von seinem Stern befindet, im Vergleich zu den 150 Millionen, die unsere Erde entfernt ist. Er schließt eine vollständige Umlaufbahn in weniger als 11 Stunden ab. Im Wesentlichen hat er eine ähnliche Größe wie wir, jedoch ist sein Jahr weniger als die Hälfte eines unserer Tage, und da er so nah an seinem Stern ist, wird geschätzt, dass die Temperaturen hoch genug sind, um Gestein zu schmelzen. Dies ist ganz sicher kein einladender Ort.

Die Frage der Atmosphäre

Unter diesen extremen Bedingungen glauben Wissenschaftler, dass Planeten in der Regel ihre Atmosphären verlieren, aufgrund der Hitze und der intensiven Strahlung, die von ihrem nahen Stern ausgeht. Frühere Beobachtungen, die seit 2020 mit anderen Satelliten durchgeführt wurden, haben gezeigt, dass TOI-561 b eine extrem niedrige Dichte aufweist, was für einen festen Planeten ungewöhnlich ist. Daher ist eine Erklärung erforderlich, die den Mechanismus seiner Entstehung beschreibt. Die Tatsache, dass eine äußere Atmosphäre beobachtet wird, könnte die niedrige Dichte erklären.

Temperaturmessungen und Erkenntnisse

Um zu überprüfen, ob der Planet eine Atmosphäre hat oder nicht, hat die Forschungsgruppe das James-Webb-Teleskop verwendet, um die Temperatur der tagsüber beleuchteten Seite von TOI-561 b im Mai 2024 zu messen. Mit seinen hochentwickelten Instrumenten hat das Weltraumteleskop eine Temperatur von lediglich 1700 Grad Celsius ermittelt, was 1000 Grad weniger ist, als ursprünglich angenommen.

Nach umfangreichen Computer-Simulationen kamen die Wissenschaftler zu dem Schluss, dass tatsächlich eine Atmosphäre existieren könnte. Aufgrund der gemessenen Temperatur erlaubten die starken Winde, die durch den Temperaturunterschied zur Oberfläche des Planeten verursacht werden, die beobachtete Abkühlung. Es scheint, dass in dieser eher höllischen Welt ein Gleichgewicht zwischen der geschmolzenen Lavaoberfläche und der Atmosphäre besteht, das sowohl die beiden Komponenten als auch die beobachtete Dichte ermöglicht, die aus Planet und Atmosphäre zusammengesetzt ist.

Auswirkungen auf die Astrophysik

Es ist faszinierend, die Entwicklungen in diesem völlig neuen Bereich der Astrophysik zu beobachten. Bis 1995 war die Existenz anderer Welten um Sterne, die sowohl unsere Galaxie als auch andere bevölkern, eine weit verbreitete Überzeugung, jedoch ohne Beweise. Die Entdeckung des ersten Planeten, der einen Stern umkreist, wurde in Genf mit einem relativ kleinen Teleskop, jedoch mit einem guten Maß an Kreativität, gemacht und erfüllte einen der großen Träume der Menschheit, der klar mit der Möglichkeit verbunden ist, andere Lebensformen im Universum zu entdecken.

Heute sind wir überzeugt, dass praktisch jeder der Milliarden Sterne, die unsere Galaxie bevölkern, Planetensysteme haben könnte. Im Grunde genommen sind wir also kein Sonderfall, sondern im Gegenteil. Wir entdecken aktuell Situationen, die wir für unmöglich hielten, und all dies sagt uns viel über unsere Herkunft aus.