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Astronomy & Astrophysics veröffentlichte zwei neue Studien stellen eine tiefgehende Analyse der Atmosphäre des Planeten Beta Pictoris b mithilfe der Interferometrie am Very Large Telescope Interferometer (VLT) vor. Diese Beobachtungen ermöglichten es erstmals, hochaufgelöste Infrarotspektren eines Exoplaneten vom Boden aus zu erhalten. Die Analyse des Kohlenstoff/Sauerstoff-Verhältnisses in seiner Atmosphäre liefert Hinweise auf seinen Entstehungsprozess.
Die Spektroskopie von Exoplaneten ermöglicht es, die chemische Zusammensetzung und thermische Struktur ihrer Atmosphären zu bestimmen. Dieses Gebiet erlebt einen bemerkenswerten Aufschwung mit der Ankunft des James-Webb-Weltraumteleskops (JWST). Aber Beobachtungen vom Boden aus behalten einen großen Vorteil: Dank der Interferometrie ist es möglich, das Licht mehrerer Teleskope zu kombinieren, um das Äquivalent eines Riesenteleskops zu erhalten, das Planeten nahe ihrem Stern entdecken und charakterisieren kann, die für das JWST unzugänglich sind.
Vom Boden aus beobachten: Die Leistungsfähigkeit der Interferometrie
Unter diesen Zielen sticht Pictoris b hervor: Dieser Gasriese ist Teil eines sehr jungen Systems (180-mal jünger als unser Sonnensystem). Er umkreist innerhalb eines Systems von Eis- und Staubgürteln, analog zum Kuipergürtel. Die Untersuchung dieses Planeten hilft, die Bedingungen der Entstehung und dynamischen Entwicklung des Sonnensystems besser zu verstehen.
Seine Nähe zu seinem Stern (neunmal die Entfernung Erde-Sonne) macht seine Charakterisierung durch das JWST jedoch schwierig. Zwei neue Studien zeigen, dass die Interferometrie diese Einschränkung überwindet. Sie präsentieren Spektren von Pictoris b im Infrarotbereich von unübertroffener Präzision, die den molekularen Gehalt der Atmosphäre dieses Exoplaneten aufzeigen und sein Kohlenstoff/Sauerstoff-Häufigkeitsverhältnis messen. Letzteres ermöglicht es, die Entstehungsgeschichte dieses Planeten nachzuvollziehen.
Illustration erstellt via PlanetMaker/Gimp/Molview.
Planetenfarbe von https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2515-5172/adec7d).
Spektrum von Houllé et al. 2025 (https://arxiv.org/pdf/2508.18366). Zwei Instrumente des VLT zur Untersuchung der Planetenatmosphäre
Diese Arbeiten stützen sich auf die Instrumente der zweiten Generation GRAVITY und MATISSE, die am Very Large Telescope (VLT, Chile) installiert sind. Diese beiden interferometrischen Instrumente, entwickelt von internationalen Konsortien unter Beteiligung mehrerer CNRS-Labore, ermöglichten es, eine hohe spektrale Auflösung und eine Erweiterung ins mittlere Infrarot zu erreichen.
Dieser Ansatz ermöglicht eine genaue Analyse von molekularen Absorptionslinien und -banden sowie eine detaillierte Modellierung der Häufigkeiten atmosphärischer Moleküle und deren Vergleich mit den von Planetenentstehungsmodellen vorhergesagten Werten.
Neuartige Perspektiven für die Erforschung von Exoplaneten
Die Ergebnisse bestätigen, dass das Kohlenstoff/Sauerstoff-Verhältnis von Pictoris b sein Entstehungsszenario stark unter verschiedenen Hypothesen einschränkt.
Man kann den gravitativen Kollaps unterscheiden, bei dem ein Planet durch Fragmentierung und Kollaps seiner ursprünglichen Scheibe entsteht, oder die Akkretion um einen Planetenkern, bei der ein Planet entsteht, indem er immer größere Brocken aus Gestein und Eis und anschließend Gas aus seiner ursprünglichen Scheibe ansammelt.
Diese Beobachtungen stellen eine erste Demonstration der Fähigkeiten von MATISSE dar, Exoplaneten zu beobachten. In Kürze sollte der vierte Katalog der europäischen Gaia-Mission, erwartet Ende 2026, eine Reihe junger Riesenexoplaneten offenbaren, die durch Interferometrie am VLT charakterisiert werden können.
Quelle: CNRS INSU