Astronomen haben einen Exoplaneten identifiziert, dessen Atmosphäre und Form außergewöhnlich sind und Fragen zu seiner Entstehung aufwerfen. Diese Entdeckung deutet auf so extreme Bedingungen hin, dass sie unser Wissen über Planetenbildung in Frage stellt.
Der Exoplanet mit der Bezeichnung PSR J2322-2650b weist eine Atmosphärenzusammensetzung auf, die von Kohlenstoff und Helium dominiert wird – eine einzigartige Kombination, die bisher noch nie beobachtet wurde. Seine Wolken ähneln kohlenstoffhaltigem Ruß, und unter dem immensen inneren Druck könnte der Kohlenstoff sich in Diamanten verwandeln. Mit einer Masse ähnlich der des Jupiter beeinflusst seine Nähe zu seinem Mutterstern, einem Neutronenstern, seine Struktur tiefgreifend.
Diese künstlerische Darstellung zeigt, wie der Exoplanet PSR J2322-2650b (links) aussehen könnte, während er einen sich schnell drehenden Neutronenstern, einen sogenannten Pulsar (rechts), umkreist. Die Gravitationskräfte des viel massereicheren Pulsars verformen diesen jupitergroßen Planeten in eine zitronenförmige Gestalt.
Bildnachweis: NASA, ESA, CSA, Ralf Crawford (STScI) Der Stern, den dieser Planet umkreist, ist ein Pulsar, ein ultra-dichter stellarer Überrest, der in regelmäßigen Abständen intensive Strahlung aussendet. Seine Masse entspricht der der Sonne, ist aber auf das Volumen einer Stadt komprimiert. Diese besondere Konstellation ermöglicht es Wissenschaftlern, den Planeten zu untersuchen, ohne durch die Helligkeit des Sterns gestört zu werden, und liefert hochwertige spektroskopische Daten. Die Forscher geben an, dass diese Situation die Analyse präziser macht als bei herkömmlichen Exoplaneten.
Aufgrund seiner sehr engen Umlaufbahn von nur 1,6 Millionen Kilometern vollendet der Planet einen Umlauf in weniger als acht Stunden. Modelle deuten darauf hin, dass die Gezeitenkräfte des Pulsars den Planeten verformen und ihm eine längliche Gestalt verleihen. Diese Situation erinnert an "Black-Widow"-Systeme, in denen ein Pulsar seinen Begleiter allmählich verzehrt. Dennoch wird das Objekt im vorliegenden Fall von der Internationalen Astronomischen Union offiziell als Exoplanet klassifiziert.
Die Entstehung eines solchen Objekts bleibt rätselhaft. Die üblichen Mechanismen der Planetenbildung scheinen angesichts der kohlenstoffreichen Zusammensetzung nicht anwendbar zu sein. Die Forscher erwägen die Hypothese einer Kristallisation von Kohlenstoff zu Diamanten in den inneren Schichten, doch das dominante Vorkommen von Kohlenstoff in der Atmosphäre stellt die aktuellen Theorien in Frage. Diese Studie, die zur Veröffentlichung in
The Astrophysical Journal Letters angenommen wurde, unterstreicht die Einzigartigkeit dieser Entdeckung.
Das James-Webb-Weltraumteleskop spielte eine wesentliche Rolle bei diesem Fortschritt. Seine Fähigkeit, im Infrarotbereich zu beobachten, und seine Position fern der Erde ermöglichen es ihm, sehr schwache Signale ohne thermische Interferenzen einzufangen. Diese Beobachtung ebnet somit den Weg für die Untersuchung anderer extremer Systeme und könnte helfen, die Vielfalt der Planeten in der Galaxie besser zu verstehen. Die Wissenschaftler erwarten mit Spannung weitere Daten, um diesen einzigartigen Fall aufzuklären.
Atypische Exoplaneten-Atmosphären
Die Atmosphären von Exoplaneten zeigen eine große Vielfalt, doch die von PSR J2322-2650b zeichnet sich durch ihre Dominanz von Kohlenstoff und Helium aus. Üblicherweise enthalten planetare Atmosphären Elemente wie Wasserstoff, Sauerstoff oder Stickstoff, was ihre Entstehung aus Gas- und Staubwolken widerspiegelt, die reich an diesen Verbindungen sind.
In diesem Fall deutet die Häufigkeit von Kohlenstoff auf einen anderen Ursprung hin, möglicherweise verbunden mit nuklearen Prozessen oder der Verdampfung eines Begleitsterns. Die Forscher glauben, dass der Kohlenstoff von einer inneren Kristallisation unter hohem Druck stammen könnte, bei der Diamanten entstehen, die dann an die Oberfläche gelangen.
Die Studie solcher Atmosphären ermöglicht es, Modelle der Planetenchemie unter extremen Bedingungen zu testen. Sie zeigt, wie Planeten in der Nähe gewalttätiger stellarer Objekte überleben können, und erweitert unsere Sicht auf die planetare Vielfalt.
Quelle: The Astrophysical Journal Letters