Künstlerische Darstellung von CHEOPS vor dem Exoplaneten WASP-189b,
Frederik Peeters / David Ehrenreich
Frederik Peeters / David Ehrenreich
Weltraumteleskop

„CHEOPS“ beobachtet extremen Exoplaneten

Der ESA-Satellit „CHEOPS“ fliegt seit Ende 2019 im All, um Planeten außerhalb unseres Sonnensystems näher zu erforschen. Nun hat er den Exoplaneten Wasp-189b beobachtet, der extrem heiß ist und noch andere Besonderheiten aufweist.

Die jüngsten Erkenntnisse dazu stellte ein Team um Monika Lendl, die bis vor Kurzem am Institut für Weltraumforschung (IWF) in Graz gearbeitet hat, soeben im Fachblatt „Astronomy & Astrophysics“ vor.

322 Lichtjahre entfernt

Modernste astronomische Methoden und Technologien machen es seit rund 25 Jahren möglich, Planeten zu entdecken, die nicht unsere Sonne, sondern ferne Sterne umkreisen. Aufgrund ihrer sehr geringen Größe und weiten Entfernung stellt die Entdeckung von Exoplaneten, die unserer Erde ähnlich sind, eine große Herausforderung dar: Die Mehrheit der seither entdeckten, mehr als 4.200 Exoplaneten sind Gasriesen ohne feste Oberfläche, vergleichbar mit Jupiter, dem größten Planeten unseres Sonnensystems.

Das ESA-Weltraumteleskop „CHEOPS“ soll keine neuen Planeten entdecken, sondern bereits bekannte genauer erforschen. In den vergangenen Monaten zielte „CHEOPS“ auf das Planetensystem Wasp-18. Dieses befindet sich 322 Lichtjahre vom Sonnensystem entfernt im Sternbild Waage, hieß es am Montag in einer Mitteilung der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW). Das Zentrum bildet HD 133112, einer der heißesten Sterne, um die jemals ein Planetensystem gefunden wurde.

Um diesen Stern kreist der Exoplanet namens Wasp-189b – ein Gasriese. Solche Gasriesen sind zwar zu unwirtlich für Leben, sind aber für Astronomen äußerst interessant, weil ihr Verständnis wesentlich dazu beiträgt zu verstehen, wie sich das Universum nach dem Urknall entwickelt hat.

Infografikt zum WASP-189b-System
ESA

In drei Tagen um den Stern

„Das Spannende an Wasp-189b ist, dass es sich um einen Gasriesen mit extrem kurzer Umlaufzeit handelt. Er umkreist seinen Mutterstern in weniger als drei Tagen und ist ihm zwanzigmal näher als die Erde der Sonne“, betonte Monika Lendl, die bereits 150 Exoplaneten mit aufgespürt hat. Die österreichische Astrophysikerin und Erstautorin der jüngsten Studie war bis Anfang 2020 am Grazer Institut für Weltraumforschung der ÖAW tätig und forscht nun an der Universität Genf.

Wie die Forscher herausfanden, ist Wasp-189b, der seinem Mutterstern gefährlich nahekommt, etwa eineinhalb Mal so groß wie Jupiter – und einer der extremsten Planeten, die bisher bekannt sind. „Mit „CHEOPS“ konnten wir messen, wie hell der Planet ist und daraus auf seine Temperatur – 3.200 Grad Celsius – rückschließen. Bei so hohen Temperaturen schmilzt Eisen und wird sogar gasförmig“, erklärte Lendl.

Eisen wurde auf dem Planeten zwar nicht direkt nachgewiesen, doch dessen Vorhandensein sei anzunehmen, sagte Lendl. Die Nähe zum Stern heizt den Planeten jedenfalls enorm auf. „Hier spricht man von einem ’ultra-heißen" Jupiter“, so Lendl. In weiteren Beobachtungen im Laufe der „CHEOPS“-Mission will man klären, ob sich die Temperatur mit der Zeit verändert und wie sich die Gasatmosphäre räumlich verändert.

Der Exoplanet WASP-189b umkreist den Stern HD 133112, der einer der heißesten Sterne ist, um die ein Planetensystem bekannt ist.
ESA
HD 133112 ist so heiß, dass der Stern blau erscheint und nicht gelb-weiss wie die Sonne

Blau leuchtender Stern

Der Planet weist seinem Stern stets dieselbe Seite zu. Somit bekommt die eine Seite des Planeten immer das Licht des Sterns ab, während die andere im Dunkeln liegt. Deshalb ist die hauptsächlich aus Wasserstoff bestehende Atmosphäre auf der sonnenabgewandten Seite deutlich kühler als auf der Tagesseite, wie die Universität Bern am Montag mitteilte.

Auch HD 133112 ist außergewöhnlich. Der blau leuchtende Stern ist deutlich größer und über 2.000 Grad Celsius heißer als unsere Sonne. Er rotiert so schnell, dass dessen Form nicht kugelförmig, sondern elliptisch sei, haben die Forscher herausgefunden.

Indirekte Beobachtung

Luca Fossati leitet am Grazer IWF die Exoplaneten-Forschungsgruppe und ist Mitautor der Publikation: „Aufgrund der großen Entfernung kann „CHEOPS“ seine Zielobjekte nicht direkt sehen, sondern muss auf indirekte Methoden zurückgreifen.“ Er erläuterte das Prinzip: Wandert zum Beispiel die Erde vor die Sonne, nimmt deren Helligkeit wegen des Schattens unseres Planeten nur um ein Zehntausendstel ab. Dieses Phänomen wird Transit genannt. Mithilfe der Transitmethode kann aus der Abnahme der Helligkeit der Durchmesser eines Planeten, bzw. seines Schattens auf dem Stern, ableiten. Dazu sind hochpräzise Helligkeitsmessungen notwendig.

„CHEOPS“ ist eine gemeinsame Mission der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) und der Schweiz unter Leitung der Uni Bern in Zusammenarbeit mit der Uni Genf. Von seiner polaren Umlaufbahn in 700 Kilometern Höhe wird „CHEOPS“ bis zu fünf Jahre lang rund 500 Planeten außerhalb unseres Sonnensystems genau unter die Lupe nehmen.