Ein Heisser Jupiter auf extrem elliptischer Bahn
Alle 111 Tage kommt der Heisse Jupiter HD 80606 b seinem Stern so nahe, dass seine Oberflächentemperatur um 600 Grad Celsius ansteigt. Die grossen Abstandsunterschiede sorgen für ausgeprägte Jahreszeiten – anders als bei der Erde, wo sie von der Orientierung der Rotationsachse zur Sonne abhängen.
Exoplaneten erstaunen im Hinblick auf ihre Vielfalt immer wieder: Im Fall des Heissen Jupiters HD 80606 b stossen wir auf einen heissen Gasriesen mit vierfacher Jupitermasse, dessen Oberflächentemperatur im Verlauf seines 111 Tage langen Jahres um 600 Grad Celsius zwischen Winter und Sommer variiert. Er wurde von einer Forschungsgruppe um Tiffany Kataria am Jet Propulsion Laboratory der NASA im kalifornischen Pasadena mit dem James-Webb-Weltraumteleskop (JWST) genauer untersucht.
Im Gegensatz zur Erde, wo die Jahreszeiten und demzufolge auch die Temperaturen von der Stellung der um 23 Grad geneigten Rotationsachse zur Sonne abhängen, sind hier die enorm unterschiedlichen Abstände des Exoplaneten zu seinem Zentralgestirn für die Temperaturschwankungen verantwortlich. HD 80606 b bewegt sich um seinen Stern HD 80606 auf einer stark elliptischen Bahn mit einer Exzentrizität von e = 0,93, die damit eher an langperiodische Kometen als an Planeten unseres Sonnensystems erinnert. Wenn er alle 111 Tage seinen grössten Abstand zum Stern durchläuft, das Apastron, dann trennen ihn 133 Millionen Kilometer vom Zentralgestirn, was 88 Prozent des Abstands der Erde zur Sonne entspricht. Im sternnächsten Bereich seiner Bahn, dem Periastron, sind es nur fünf Millionen Kilometer – oder 3,1 Prozent des Abstands von der Erde zur Sonne. Durch die grosse Varianz seiner Abstände unterliegt auch seine Oberflächentemperatur extremen Unterschieden: In Sternferne ist er etwa 550 Grad Celsius heiss, in Sternnähe steigt die Temperatur jedoch rasant um etwa 600 Grad auf rund 1200 Grad Celsius an.
Diese Temperaturunterschiede beeinflussen auch die Zusammensetzung der Atmosphäre von HD 80606 b. Um diese zu entschlüsseln, nahm die Forschungsgruppe um Kataria den Exoplaneten und seinen Stern über einen längeren Zeitraum auch mit dem JWST ins Visier. Dabei richteten sie das Weltraumteleskop vor, während und nach dem Durchlaufen des Planeten durch das Periastron auf den Stern – auch während der «sekundären Finsternis», wenn der Exoplanet aus unserer Sicht hinter HD 80606 verschwindet. Das erforderte eine detaillierte Planung, da sich dieser Vorgang nur alle 111 Tage beobachten lässt und der Stern aus Sicht des JWST nicht zu nahe bei der Sonne stehen darf, was vom Umlauf unseres Planeten um die Sonne abhängt. Die Auswertung der JWST-Daten steht noch ganz am Anfang. Von der Vehemenz des Temperaturanstiegs auf HD 80606 b zeigte sich aber auch das Team um Kataria überrascht.
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