Auf diesem Exoplaneten regnet es Eisen

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Künstlerische Ansicht der Nachtseite des Eisenregen-Planeten „WASP-76b“ (Illu.). Copyright: ESO/M. Kornmesser

Künstlerische Ansicht der Nachtseite des Eisenregen-Planeten „WASP-76b“ (Illu.).
Copyright: ESO/M. Kornmesser

Genf (Schweiz) – Mit dem „Very Large Telescope“ (VLT) der europäischen Südsternwarte (ESO) haben Astronomen einen extremen Planeten beobachtet, auf dem es vermutlich Eisen regnet.

Wie das Team um David Ehrenreich, Professor an der Universität Genf  aktuell im Fachjournal „Nature“ besitzt der ultraheiße Riesen-Exoplanet eine Tagseite, auf der die Temperaturen auf über 2400 Grad Celsius steigen – hoch genug, um Metalle zu verdampfen. Starke Winde tragen diesen Eisendampf dann zur kühleren Nachtseite, wo er zu Eisentröpfchen kondensiert und abregnet. Der Planet mit der Bezeichnung „WASP-76b“ umkreist den Stern WASP-76 im Sternbild Fisch, rund 390 Lichtjahre von unserer Sonne entfernt.

Zu dem seltsamen Phänomen komme es, weil der Planet seinem Mutterstern immer nur eine Seite, die Tagseite, zuwendet, während seine kühlere Nachtseite in ewiger Dunkelheit bleibt. Wie der Mond auf seiner Umlaufbahn um die Erde, so besitzt auch WASP-76b eine durch Gezeitenkräfte verursachte „gebundene Rotation“: Die Rotation um seine Achse dauert also genauso lange wie die Umrundung des Sterns.

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„Auf seiner Tagseite erhält er von seinem Mutterstern tausendmal mehr Strahlung als die Erde von der Sonne“, erläutert die ESO-Pressemitteilung. „Es ist so heiß, dass sich die Moleküle in Atome aufspalten und Metalle wie Eisen in die Atmosphäre verdampfen. Der extreme Temperaturunterschied zwischen der Tag- und der Nachtseite führt zu starken Winden, die den Eisendampf von der extrem heißen Tagseite auf die kühlere Nachtseite transportieren, wo die Temperaturen auf etwa 1500 Grad Celsius sinken.“

WASP-76b hat nicht nur unterschiedliche Tag-Nacht-Temperaturen, sondern auch eine ausgeprägte Tag-Nacht-Chemie, erläutert die Studie: Mit dem neuen Instrument ESPRESSO am VLT der ESO in der chilenischen Atacama-Wüste identifizierten die Astronomen erstmals chemische Veränderungen auf einem extrem heißen Gasriesen-Planeten und entdeckten dabei eine starke Signatur von Eisendampf in der Abendzone, die die Tag- von der Nachtseite des Planeten trennt. „Überraschenderweise sehen wir den Eisendampf jedoch nicht am Morgen. Das ist der Grund dafür, dass es auf der Nachtseite dieses extremen Exoplaneten Eisen regnet“, sagt Ehrenreich.

Hintergrund
ESPRESSO – der Echelle SPectrograph for Rocky Exoplanets and Stable Spectroscopic Observations (Echelle-Spektrograf für felsige Exoplaneten und stabile spektroskopische Beobachtungen) – wurde ursprünglich entwickelt, um erdähnliche Planeten um sonnenähnliche Sterne zu suchen (…GreWi berichtete). Er hat sich jedoch als wesentlich vielseitiger erwiesen.

„Die Beobachtungen zeigen, dass in der Atmosphäre der heißen Tagseite von WASP-76b Eisendampf im Überfluss vorhanden ist“, fügt María Rosa Zapatero Osorio, Astrophysikerin am Zentrum für Astrobiologie in Madrid, Spanien, und Vorsitzende des ESPRESSO-Wissenschaftsteams, hinzu. „Ein Bruchteil dieses Eisens wird aufgrund der Rotation des Planeten und der atmosphärischen Winde in die Nachtseite eingetragen. Dort trifft das Eisen auf viel kühlere Umgebungen, kondensiert und regnet herunter.“

Dieses Ergebnis wurde aus den allerersten wissenschaftlichen Beobachtungen gewonnen, die das wissenschaftliche Konsortium, das das Instrument gebaut hat, im September 2018 mit ESPRESSO durchgeführt hat.

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Quelle: ESO

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