James Webb weist erstmals Kohlendioxid direkt auf Exoplaneten nach

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Das James Webb Space Telescope (JWST) hat erstmals Kohlendioxid auf vier Planeten außerhalb unseres Sonnensystems direkt nachgewiesen. Die Beobachtungen geben Hinweise darauf, dass sie auf ähnliche Art und Weise entstanden sind wie die Gasplaneten in unserem Sonnensystem.

Die Planeten kreisen um den Stern HR 8799, der rund 130 Lichtjahre von der Erde entfernt ist. Wie viele der bisher entdeckten Exoplaneten sind auch diese noch vergleichsweise jung – junge Himmelskörper sind noch heiß und geben entsprechend eine gut sichtbare Infrarot-Signatur ab. Das System HR 8799 ist gerade mal 30 Millionen Jahre alt – zum Vergleich: Unser Sonnensystem entstand vor 4,6 Milliarden Jahren.

Zwar sind die Planeten Gasriesen wie Saturn und Jupiter. Allerdings sind sie deutlich massereicher: Der Kleinste hat die siebenfache, der größte die zehnfache Masse des Jupiter. Zudem umkreisen sie ihren Stern in deutlich größerem Abstand: im 15- bis 70-fachen Abstand des Jupiters zur Sonne.

Analyse der Chemie der Planetenatmosphären

JWST hat das System im Infrarotspektrum beobachtet. Dabei wurden nicht nur Bilder der Planeten aufgenommen, sondern es konnte auch die Chemie ihrer Atmosphären analysiert werden. Dort fanden die Forscher unter anderem Kohlendioxid in größerer Menge als erwartet.

"Mit der Entdeckung dieser starken Kohlendioxid-Merkmale haben wir gezeigt, dass es in den Atmosphären dieser Planeten einen beträchtlichen Anteil an schwereren Elementen wie Kohlenstoff, Sauerstoff und Eisen gibt", sagte William Balmer, Astrophysiker an der Johns Hopkins University. "Angesichts dessen, was wir über den Stern wissen, den sie umkreisen, deutet dies wahrscheinlich darauf hin, dass sie durch Kernakkretion entstanden sind, was für Planeten, die wir direkt sehen können, eine spannende Schlussfolgerung ist."

Gasplaneten entstehen schnell oder langsam

Gasriesen können auf zwei Arten entstehen: schnell, durch den Kollaps einer Gaswolke, oder langsam, durch die Bildung eines Kerns aus Gestein und Metall, der durch seine Schwerkraft Gas anzieht. Die großen Mengen an schweren Elementen, die auf den Planeten entdeckt wurden, deuten auf die langsame Entstehung hin - wie bei den Gasplaneten aus unserem Sonnensystem.

"Unsere Hoffnung bei dieser Art von Forschung ist, unser eigenes Sonnensystem, das Leben und uns selbst im Vergleich mit anderen Systemen mit Exoplaneten zu verstehen, damit wir unsere Existenz in einen Kontext stellen können", sagte Balmer. "Wir wollen Bilder von anderen Sonnensystemen aufnehmen und vergleichen, ob sie unserem System ähnlich sind oder sich davon unterscheiden. Davon ausgehend können wir versuchen, ein Gefühl dafür zu entwickeln, wie seltsam unser Sonnensystem wirklich ist - oder wie normal."

Das Team hat seine Erkenntnisse in der Fachzeitschrift The Astronomical Journal veröffentlicht.

(wpl)