James Webb erforscht WASP-39 b: ständige Sonnenauf- und -untergänge auf einzigartigem Exoplaneten

BerlinWissenschaftler mit Hilfe des James Webb Weltraumteleskops der NASA haben wichtige Vorhersagen über einen großen Planeten namens WASP-39 b bestätigt. Dieser Planet ist 1,3-mal breiter als Jupiter, hat aber eine ähnliche Masse wie der Saturn. Er umkreist einen Stern in etwa 700 Lichtjahren Entfernung und zeigt dabei immer dieselbe Seite zur Sonne, während die andere in Dunkelheit bleibt.

Astronomen nutzten das Nah-Infrarot-Spektrograf (NIRSpec) des Webb-Teleskops und entdeckten, dass es einen erheblichen Temperaturunterschied zwischen der Morgenseite und der Abendseite des Planeten gibt. Die Temperaturen sind:

• Tagseite: 600 Grad Celsius
• Nachtseite: 800 Grad Celsius

Die Abendseite ist um etwa 300 Grad Fahrenheit wärmer. Außerdem haben Forscher festgestellt, dass die Morgenseite wahrscheinlich mehr Wolken aufweist.

Astronomen untersuchten den Exoplaneten WASP-39 b anhand seines 2- bis 5-Mikron-Transmissionsspektrums. Sie analysierten den Bereich, in dem die Tag- und Nachtseite des Planeten aufeinandertreffen. Durch den Vergleich des Sternenlichts, das die Atmosphäre des Planeten durchdringt, wenn er vor dem Stern vorbeizieht, mit dem Licht neben dem Stern, erhielten sie Informationen über die Temperatur, die Zusammensetzung der Atmosphäre und andere Eigenschaften des Planeten.

Webb's frühere Untersuchung der Atmosphäre von WASP-39 b entdeckte Kohlendioxid, Schwefeldioxid, Wasserdampf und Natrium. Diese Daten zeigten eine Mischung von Bedingungen an der Grenze zwischen Tag und Nacht. Jetzt haben Wissenschaftler diese Grenze in zwei Teile aufgeteilt, einen für den Morgen und einen für den Abend, um eine detaillierte Analyse durchzuführen.

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Forscher analysierten die Daten, um die Atmosphäre und Wolkenformationen des Planeten zu verstehen. Sie stellten fest, dass die Bewegungen der Gase der Hauptgrund für die Temperaturunterschiede sind. Auf diesem Planeten wandert heißes Gas von der Tages- zur Nachtseite durch starke Winde entlang des Äquators. Diese Winde sorgen dafür, dass der Morgen kühler und der Abend heißer ist.

Wissenschaftler haben komplexe Modelle verwendet, die denen der Erd-Wettersysteme ähneln, um die Winde auf dem Planeten WASP-39b zu untersuchen. Sie fanden heraus, dass die Winde von der Nachtseite zur Morgenseite wandern, dann über die Abendseite und zurück zur Nachtseite. Dieses Muster bewirkt, dass die Morgenseite kühler ist und die Abendseite heißer, was zu erheblichen Temperaturunterschieden führt. Die Winde auf WASP-39b können Geschwindigkeiten von mehreren tausend Meilen pro Stunde erreichen.

„Diese Untersuchung präsentiert eine dreidimensionale Darstellung des Planeten“, erklärte Espinoza. „Die Abendseite ist heißer und ein wenig größer. Dies führt zu einem geringfügigen Größenzuwachs, wenn sich der Planet der Nachtseite nähert.“

Die Ergebnisse wurden in Nature veröffentlicht. Das Team plant, dieselbe Methode zu nutzen, um weitere heiße Jupiter-ähnliche Planeten zu untersuchen, wobei sie das Webb Cycle 2 General Observers Program 3969 verwenden. Die Daten für diese Untersuchung wurden im Rahmen des Early Release Science Programms 1366 gesammelt, das begann, als Webb 2022 seine regulären Operationen aufnahm. Diese Studie zeigt die Fähigkeiten von Webb und eröffnet neue Möglichkeiten zur Erforschung von Exoplaneten.