Astronomen haben eine Atmosphäre entdeckt, die einen Lavaplaneten umgibt, ein überraschender Fund, der das derzeitige Verständnis über das Verhalten dieser ultraheißen Welten in Frage stellt. Im Gegensatz zu den meisten felsigen Exoplaneten, die extrem nahe an ihren Sternen kreisen, scheint TOI 561b – eine Welt, die in ihrer Masse mit der Erde vergleichbar, aber doppelt so groß ist – eine beträchtliche Gashülle zu besitzen. Diese in den Astrophysical Journal Letters veröffentlichte Entdeckung liefert den bisher stärksten Beweis dafür, dass solche Planeten trotz intensiver Sternstrahlung und schwacher Schwerkraft in der Atmosphäre bleiben können.
Die unerwartete Rückhaltung von Gas
Die meisten kleinen Planeten in der Nähe ihrer Muttersterne haben Schwierigkeiten, ihre Atmosphäre zu halten. Ihre geringe Anziehungskraft ermöglicht es schnell bewegten Gasmolekülen, in den Weltraum zu entweichen, während die starke Strahlung nahegelegener Sterne jegliche potenzielle Atmosphäre entzieht. TOI 561b, 2020 von der Raumsonde TESS entdeckt, durchläuft eine Umlaufbahn in weniger als 10 Stunden, wodurch es unglaublich heiß und für die atmosphärische Speicherung scheinbar unwirtlich wird.
„Wir würden erwarten, dass die Atmosphäre nicht mehr da sein sollte“, erklärt Nicole Wallack vom Carnegie Earth and Planets Laboratory. „Aber wir brauchen eine Atmosphäre, um zu erklären, was wir sehen.“
Die für seine Größe ungewöhnlich geringe Dichte des Planeten – etwa viermal so groß wie die von Wasser – war ein Frühindikator dafür, dass etwas Ungewöhnliches geschah. Eine Atmosphäre könnte die scheinbare Größe des Planeten vergrößern und so diese Dichteanomalie erzeugen.
JWST zeigt moderate Temperaturen
Mithilfe des James Webb-Weltraumteleskops analysierten Forscher die Temperaturverteilung auf TOI 561b. Ohne Atmosphäre rechneten sie mit extremen Temperaturunterschieden zwischen der Tag- und der Nachtseite. Die Seite, die immer dem Stern zugewandt ist, sollte sengen, während die dunkle Seite kalt wäre. Stattdessen zeigten die JWST-Daten überraschend moderate Temperaturen auf beiden Seiten.
Auf der Tagesseite wurden etwa 1.800 °C gemessen, deutlich weniger als die erwarteten 2.700 °C. Dies deutet auf eine Atmosphäre mit starken Winden hin, die die Wärme über den Planeten verteilen.
Magma-Ozeane und atmosphärische Persistenz
Die geschmolzene Oberfläche des Planeten könnte eine Rolle bei der Wiederauffüllung der Atmosphäre spielen. Flammende Strömungen könnten Gase schneller freisetzen, als der Stern sie abtransportieren kann, wodurch die Atmosphäre über einen längeren Zeitraum bestehen bleibt. Diese Entdeckung wirft die Frage auf, wie häufig die Atmosphären auf ähnlichen Lavawelten sein könnten.
„Wir fangen gerade erst an, mehr darüber zu erfahren“, bemerkt Wallack. „Wir werden sehen, wie ungewöhnlich die Atmosphären auf solchen Gesteinsplaneten sind, je mehr Beobachtungen vorliegen.“
Obwohl TOI 561b viel zu heiß ist, um Leben zu ermöglichen, bietet der Fund wertvolle Einblicke in die Planetenentwicklung. Die Untersuchung extremer Exoplaneten wie diesem kann Forschern dabei helfen, Modelle für atmosphärischen Verlust und Rückhalt zu verfeinern, die für das Verständnis der Bewohnbarkeit auf anderen Welten unerlässlich sind.
Die überraschende Entdeckung einer Atmosphäre auf einem Lavaplaneten zeigt, dass unser derzeitiges Verständnis der Atmosphären von Exoplaneten unvollständig ist. Weitere Untersuchungen sind erforderlich, um festzustellen, ob dieses Phänomen selten oder in ähnlichen Welten weit verbreitet ist.
