Das James-Webb-Weltraumteleskop hat enthüllt, dass der Exoplanet TOI-561b, eine Supererde, die einen fernen Stern umkreist, trotz seiner extremen Hitze von einer bemerkenswert dichten Atmosphäre umgeben ist. Dieser Befund stellt bestehende Modelle der Planetenatmosphären in Frage, insbesondere für kleine Welten, die intensiver Sternstrahlung ausgesetzt sind.
Die sengende Welt von TOI-561b
TOI-561b befindet sich 280,5 Lichtjahre entfernt im Sternbild Sextans und umkreist einen 10 Milliarden Jahre alten Stern, was ihn zu einem der ältesten bekannten Planetensysteme macht. Dieser Planet, der ungefähr das 1,45-fache des Erdradius und das 3,2-fache seiner Masse hat, vollendet eine Umlaufbahn in nur 0,44 Tagen. Der Stern, den er umkreist, ist etwa 80 % so groß wie unsere Sonne, aber deutlich älter und mit einem geringeren Metallgehalt. Die Dichte des Planeten ist geringer als für eine Gesteinswelt erwartet, was auf eine einzigartige Zusammensetzung oder eine ungewöhnlich aufgeblähte Atmosphäre schließen lässt.
Das Geheimnis der Atmosphäre
Planeten, die so nah an ihren Sternen sind, verlieren aufgrund intensiver Sternwinde und Hitze normalerweise schnell ihre Atmosphäre. Die Atmosphäre von TOI-561b ist jedoch nicht nur vorhanden, sondern scheint auch stark genug zu sein, um die Tagestemperatur des Planeten deutlich von vorhergesagten 2.700 °C (4.900 °F) auf 1.800 °C (3.200 °F) abzukühlen. Dies lässt auf eine komplexe Wechselwirkung zwischen der geschmolzenen Oberfläche des Planeten und seiner Gashülle schließen.
Die Forscher vermuten, dass starke Winde in der Atmosphäre die Wärme von der Tag- zur Nachtseite zirkulieren lassen. Das Vorhandensein von Gasen wie Wasserdampf und Silikatwolken könnte ebenfalls eine Rolle bei der Absorption von Strahlung und der Reflektion von Sternenlicht spielen und so den Planeten weiter abkühlen.
Ein volatiles Gleichgewicht
„Wir brauchen wirklich eine dicke, flüchtige Atmosphäre, um alle Beobachtungen zu erklären“, sagt Dr. Anjali Piette, Astronomin an der Universität Birmingham. Das Team geht davon aus, dass der Planet diese Atmosphäre durch ein dynamisches Gleichgewicht aufrechterhält, bei dem kontinuierlich Gase aus dem Magma-Ozean in die Atmosphäre abgegeben, aber auch wieder in das Innere des Planeten zurückgezogen werden. Dies könnte erklären, warum TOI-561b trotz der extremen Bedingungen eine so starke Atmosphäre behält.
Diese Entdeckung verdeutlicht, wie wenig wir noch über die Entwicklung der Planeten wissen, insbesondere über Welten, die sich von unserer eigenen unterscheiden. TOI-561b ist ein „nasser Lavaball“, der Hinweise auf die Planetenentstehung in metallarmen Umgebungen enthalten könnte und Annahmen darüber, was einen Planeten bewohnbar oder sogar überlebensfähig macht, in Frage stellt.
Die in The Astrophysical Journal Letters veröffentlichte Studie eröffnet neue Wege für die Untersuchung der Atmosphären ultraheißer Exoplaneten und verfeinert unser Verständnis der Planetenatmosphären in der gesamten Galaxie.
