Wissenschaftler entdecken ein Molekül, das außerhalb unseres Sonnensystems noch nie auf einem Planeten mit Glasregen gefunden wurde

ATLANTA – Ein Jupiter-großer Exoplanet fasziniert Astronomen seit langem mit seinen hohen Temperaturen, starken Winden und seitlichem Glasregen. Nun haben Daten des James-Webb-Weltraumteleskops ein weiteres interessantes Merkmal dieses als HD 189733b bekannten Planeten enthüllt: Er riecht nach faulen Eiern.

Forscher, die die Atmosphäre des Planeten HD 189733b untersuchten, nutzten Webbs Beobachtungen, um Spuren von Schwefelwasserstoff nachzuweisen – einem farblosen Gas, das einen starken Schwefelgeruch verströmt und noch nie zuvor außerhalb unseres Sonnensystems nachgewiesen wurde. Diese Entdeckung trägt dazu bei, das Wissen über die mögliche Zusammensetzung von Exoplaneten zu erweitern.

Die von einem multiinstitutionellen Team zusammengestellten Ergebnisse wurden am Montag in der Zeitschrift veröffentlicht Natur.

Ein seltsamer Planet mit tödlichem Wetter

Wissenschaftler entdeckten HD 189733b erstmals im Jahr 2005 und identifizierten den Gasriesenplaneten später als „heißen Jupiter“ – einen Planeten mit einer ähnlichen chemischen Zusammensetzung wie Jupiter, dem größten Planeten unseres Sonnensystems, aber mit höheren Temperaturen. HD 189733b liegt nur 64 Lichtjahre von der Erde entfernt und ist der nächstgelegene heiße Jupiter, den Astronomen beobachten können, wenn der Planet vor seinem Stern vorbeizieht. Aus diesem Grund ist er einer der am besten untersuchten Exoplaneten.

„HD 189733 b ist nicht nur ein Gasriese, er ist auch ein ‚Riese‘ im Exoplanetenbereich, weil er einer der ersten jemals entdeckten Transit-Exoplaneten ist“, sagte der Astrophysiker Guangwei Fu von der Johns Hopkins University in einer E-Mail. „Es ist der Dreh- und Angelpunkt eines Großteils unseres Verständnisses der Chemie und Atmosphärenphysik von Exoplaneten“, fügte er hinzu.

Der Planet ist etwa 10 % größer als Jupiter, aber viel heißer, da er seinem Stern etwa 13-mal näher ist als Merkur unserer Sonne. Fu sagte, dass der Planet HD 189733b nur zwei Erdentage braucht, um eine Umlaufbahn um seinen Stern zu absolvieren.

Diese Nähe zum Stern verleiht dem Planeten eine sengende Durchschnittstemperatur von 1.700 Grad Fahrenheit und starke Winde, die glasartige Silikatpartikel mit einer Geschwindigkeit von 5.000 Meilen pro Stunde seitwärts aus hohen Wolken um den Planeten regnen lassen.

Plötzlicher unangenehmer Geruch

Als Astronomen beschlossen, mit dem Webb-Teleskop den Planeten zu untersuchen, um herauszufinden, was Infrarotlicht, das für das menschliche Auge unsichtbar ist, in der Atmosphäre von HD 189733b enthüllen könnte, erlebten sie eine Überraschung.

Schwefelwasserstoff ist auf Jupiter vorhanden und man erwartete, dass er auf Gasriesen-Exoplaneten gefunden wird, aber Beweise für die Existenz des Moleküls außerhalb unseres Sonnensystems blieben schwer zu finden, sagte Fu.

„Schwefelwasserstoff ist einer der wichtigsten Schwefelspeicher in der Planetenatmosphäre“, sagte Fu. „Die hohe Auflösung und die Infrarotfähigkeiten des Webb-Teleskops ermöglichen es uns, erstmals Schwefelwasserstoff auf Exoplaneten nachzuweisen, was ein neues spektroskopisches Fenster öffnet.“ „Dies hilft uns zu verstehen, woraus Exoplaneten bestehen und wie sie entstanden sind.“

Darüber hinaus entdeckte das Team das Vorhandensein von Wasser, Kohlendioxid und Kohlenmonoxid in der Atmosphäre des Planeten, sagte Fu – was bedeutet, dass diese Moleküle möglicherweise auch auf anderen Gasriesen-Exoplaneten häufig vorkommen.

Obwohl Astronomen aufgrund seiner hohen Temperaturen nicht damit rechnen, dass Leben auf dem Planeten HD 189733b existiert, wirft die Entdeckung eines Bausteins wie Schwefel auf einem Exoplaneten Licht auf die Planetenentstehung, sagte Fu.

Schwefel ist ein lebenswichtiges Element für den Aufbau komplexerer Moleküle, und wie Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff und Phosphat müssen Wissenschaftler es weiter untersuchen, um vollständig zu verstehen, wie Planeten entstehen und woraus sie bestehen.

– Guangwei Fu, Astrophysiker

„Schwefel ist ein lebenswichtiges Element für den Aufbau komplexerer Moleküle, und wie Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff und Phosphat müssen Wissenschaftler es weiter untersuchen, um vollständig zu verstehen, wie Planeten entstehen und woraus sie bestehen“, sagte Fu.

In der Atmosphäre anderer Exoplaneten wurden Moleküle mit ausgeprägten Gerüchen wie Ammoniak entdeckt.

Aber Webbs Fähigkeiten ermöglichen es Wissenschaftlern, spezifische Chemikalien in der Atmosphäre um Exoplaneten detaillierter als zuvor zu identifizieren.

Planetare Schwermetalle

In unserem Sonnensystem enthalten Eisriesenplaneten wie Neptun und Uranus zwar im Allgemeinen weniger Masse, enthalten aber mehr Metall als die Gasriesen Jupiter und Saturn, die die größten Planeten sind, was darauf hindeutet, dass möglicherweise ein Zusammenhang zwischen Metallgehalt und Masse besteht.

Astronomen gehen davon aus, dass an der Entstehung von Neptun und Uranus eine größere Menge Eis, Gestein und Metalle – und nicht Gase wie Wasserstoff und Helium – beteiligt waren.

Webbs Daten zeigten auch, dass der Schwermetallgehalt auf HD 189733b dem auf Jupiter ähnelt.

„Jetzt haben wir diese neue Messung, die beweist, dass die Metallkonzentrationen (im Planeten) tatsächlich einen sehr wichtigen Dreh- und Angelpunkt für diese Untersuchung darüber darstellten, wie sich die Zusammensetzung des Planeten mit seiner Masse und seinem Radius ändert“, sagte Fu. „Die Ergebnisse unterstützen unser Verständnis darüber, wie Planeten entstehen, indem sie nach der Bildung des Primärkerns mehr festes Material erzeugen und es dann auf natürliche Weise mit Schwermetallen anreichern“, fügte er hinzu.

Nun wird das Team nach Spuren von Schwefel auf anderen Exoplaneten suchen und feststellen, ob hohe Konzentrationen der Verbindung Einfluss darauf haben, wie nahe sich einige Planeten in Bezug auf ihre Muttersterne gebildet haben.

„HD 189733b ist ein Referenzplanet, aber er stellt nur einen Datenpunkt dar“, sagte Fu. „So wie Menschen als Individuen einzigartige Eigenschaften aufweisen, folgt unser kollektives Verhalten klaren Trends und Mustern. Mit mehr Datensätzen aus dem Internet wollen wir es verstehen.“ wie Planeten entstehen und ob unser System… „Das Sonnensystem ist einzigartig in der Galaxie.“