In 11,9 Lichtjahren Entfernung von uns, also in unserer stellaren Nachbarschaft, hat ein gasförmiger Riesenplanet namens Epsilon Indi Ab die Astronomen überrascht: Seine Atmosphäre enthält Wassereiswolken, ähnlich denen der Erde, ein unerwartetes Phänomen für einen Super-Jupiter.
Mit einer Masse 7,6-mal so groß wie die des Jupiter und einem ähnlichen Durchmesser umkreist sie ihren Stern viermal weiter entfernt als unser Jupiter die Sonne. Ihre relativ milde Oberflächentemperatur zwischen 200 und 300 Kelvin (-73°C bis +27°C) stammt von der Restwärme ihrer Entstehung, was sie trotz der Entfernung zu ihrem Stern wärmer macht als Jupiter und sie als 'kalten Jupiter' einstuft. Dank des James-Webb-Weltraumteleskops haben Wissenschaftler einen unerwarteten atmosphärischen Reichtum entdeckt.
Epsilon Indi Ab, mit Wasserwolken über seiner von Ammoniak dominierten Atmosphäre.
Bildnachweis: E. C. Matthews, MPIA / T. Müller, HdA Um diese entfernte Atmosphäre zu untersuchen, haben die Astronomen eine fortschrittliche Technik eingesetzt: die direkte Bildgebung mit einem Koronografen. Das MIRI-Instrument des JWST blockierte das Licht des Muttersterns und ermöglichte so, das schwache Leuchten des Planeten einzufangen. Die Bilder bei 11,3 Mikrometern offenbarten einen Mangel an Ammoniak im Vergleich zu den Vorhersagen.
Dieses Fehlen erklärt sich durch das Vorhandensein dicker Wassereiswolken, die einen Teil des gasförmigen Ammoniaks verdecken. Diese Wolken erinnern an irdische Zirruswolken, aber ihre Bildung und Verteilung sind noch nicht gut verstanden.
Die aktuellen Modelle der Atmosphären gasförmiger Riesenplaneten enthalten keine Wasserwolken. Diese Entdeckung zeigt die Notwendigkeit, sie zu verbessern, um die Realität besser abzubilden. Die Forscher hoffen, dass das Nancy-Grace-Roman-Weltraumteleskop, dessen Start für 2026–2027 geplant ist, die Beobachtung dieser reflektierenden Eiswolken erleichtern wird. In der Zwischenzeit fordert das Team mehr Beobachtungszeit mit dem JWST, um andere Exoplaneten dieser Art zu untersuchen.
Wassereiswolken in planetaren Atmosphären
Auf der Erde bilden sich Wassereiswolken in großer Höhe, wie die Zirruswolken. Diese Wolken bestehen aus Eiskristallen und reflektieren das Sonnenlicht. In der Atmosphäre von Epsilon Indi Ab wurden ähnliche Wolken nachgewiesen.
Diese Wassereiswolken sind auf heißen Gasriesen selten, da die hohen Temperaturen die Kondensation von Wasser verhindern. Auf einem relativ kalten, aber nicht zu kalten Planeten wie Epsilon Indi Ab kann Wasser kondensieren und Wolken bilden. Ihre Anwesenheit beeinträchtigt die Sichtbarkeit von Ammoniak, indem sie bestimmte Wellenlängen blockiert.
Das Verständnis der Bildung und Verteilung dieser Wolken ist wichtig, um die atmosphärischen Modelle zu verbessern. Zukünftige Beobachtungen werden es ermöglichen, ihre Dicke, Höhe und Veränderungen zu bestimmen. Dieses Wissen wird helfen, die Signale von noch kleineren Planeten auf der Suche nach Lebenszeichen zu interpretieren.
Quelle: The Astrophysical Journal Letters