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Donnerstag, 23.11.2017
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Astronomen entdecken tiefschwarzen Gasriesen

Exoplanet Wasp-12b schluckt nahezu alles einfallende Licht

So dunkel wie die Nacht: Ein gut 800 Lichtjahre von uns entfernter Exoplanet schluckt nahezu alles einfallende Licht. Er ist daher tiefschwarz und einer der dunkelsten bisher bekannten Planeten. Das Überraschende daran: Der Planet WASP-12b ist ein heißer Gasriese, der seinen Stern extrem eng umkreist. Dass ein solcher "heißer Jupiter" so dunkel sein kann, überraschte selbst die Astronomen.
Der Gasriese WASP-12b ist dunkler als Kohle oder frischer Asphalt, denn er schluckt 9´ Prozent des einfallenden Lichts.

Der Gasriese WASP-12b ist dunkler als Kohle oder frischer Asphalt, denn er schluckt 9´ Prozent des einfallenden Lichts.

Normalerweise werfen Planeten immer einen Teil des Lichts von ihrem Stern zurück. Wolken, atmosphärische Partikel oder die Planetenoberfläche reflektieren das einfallende Licht und verleihen dem Planeten damit einen aus dem All gut sichtbaren Schein. Erst durch diese Reflexion erscheint beispielsweise unsere Erde aus dem All gesehen bläulich oder leuchten Mars, Venus und Jupiter am Nachhimmel als helle Lichtpunkte.

Eklipse verrät Albedo


Diesen Widerschein bei einem Exoplaneten zu messen, ist jedoch nicht so einfach. Möglich wird diese Albedo-Messung nur bei einer Eklipse: Wenn der Planet hinter seinem Stern vorüberzieht und dabei voll von dessen Licht beschienen wird, addiert sich dieser Planetenschein zum Licht des Sterns. Mit ausreichend sensiblen Teleskopen und Spektrometern können Astronomen diesen winzigen Planetenanteil isolieren und analysieren.

Genau diese Messung haben Taylor Bell von der McGill University in Montreal und seine Kollegen nun mithilfe des Hubble-Weltraumteleskops erstmals bei dem Exoplaneten WASP-12b durchgeführt. Dieser 2008 entdeckte Gasriese ist für die Astronomen kein Unbekannter. Denn bereits 2013 ergaben Beobachtungen, dass der extrem heiße Gasplanet seinen Stern so eng umkreist, dass er zu einer Ellipse verformt ist und langsam ausgesaugt wird.


Ein schwarzer Riese


Jetzt enthüllen die neuen Messungen eine weitere ungewöhnliche Eigenschaft von WASP-12b: Er wirft so gut wie kein Licht zurück. "Die Albedo von WASP-12b liegt bei maximal 0,064", sagt Bell. "Das ist extrem wenig und macht den Planeten dunkler als frischen Asphalt! Das haben wir nicht erwartet – und es zeigt, dass wir über WASP-12b und andere Exoplaneten seiner Art noch einiges zu lernen haben."

Der Stern und sein Planet WASP-12b (Illustration)

Der Stern und sein Planet WASP-12b (Illustration)

Denn die bisher bekannten "heißen Jupiter" – Gasriesen, die ihre Sterne sehr eng umkreisen - reflektieren meist rund 40 Prozent des sichtbaren Lichts. Weil sie so nah an ihren Sonnen sind, erscheinen sie daher eher hell. Anders WASP-12b: Dieser heiße Jupiter schluckt 94 Prozent des auf ihn fallenden Lichts. Das widerspricht den meisten gängigen Modellen zu heißen Jupitern und ist daher auch für die Astronomen eine Überraschung.

"Es gibt zwar heiße Jupiter, die relativ dunkel sind, aber bei diesen absorbieren Alkalimetalle und Wolken das Licht", erklärt Bell. "Aber das funktioniert auf WASP-12b nicht, weil er so unglaublich heiß ist."

Atomarer Wasserstoff als Lichtschlucker


Aber warum ist WASP-12b dann so extrem dunkel? Die Forscher vermuten, dass die extreme Hitze des Planeten daran schuld ist. Denn mit einer Temperatur von rund 2.600 Grad Celsius auf seiner Tagseite ist seine Gashülle so heiß, dass die meisten Gasmoleküle zerbrechen. Selbst der normalerweise als zweiatomiges Molekül vorkommende Wasserstoff zerfällt in dieser Hitze in Atome, wie die Astronomen erklären.

Und genau hier könnte eine Erklärung für den "schwarzen Riesen" WASP-12b liegen: Der hohe Anteil an atomarem Wasserstoff in seiner Atmosphäre absorbiert das einfallende Licht und wandelt es in Wärme um. Diese Wärmeabstrahlung lässt den Planeten im Infrarot rotglühend erscheinen. Hinzu kommt, dass die enorme Hitze jede Bildung reflektierender Wolken schon im Ansatz unterbindet.

Der Gasriese WASP-12b ist damit nicht nur ein Exot, weil er von seinem Stern kannibalisiert wird, er ist auch in Bezug auf seine Albedo ziemlich ungewöhnlich – jedenfalls bis jetzt. Denn die Astronomen schließen nicht aus, dass es im Kosmos noch viele weitere solcher "dunkler" Planeten geben könnte. (The Astrophysical Journal Letters, 2017; doi: 10.3847/2041-8213/aa876c)
(Hubble Space Telescope, 19.09.2017 - NPO)
 
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