Bei ihrer Suche nach erdähnlichen Welten im Universum stoßen Astronomen immer wieder auf die außergewöhnlichsten Himmelsobjekte, die völlig anders sind als die Planeten und Monde in unserem Sonnensystem. So verhält es sich auch der mit dem vom Weltraumteleskop „James Webb“ aufgespürten Planeten WASP-107b.

Bei WASP-107b handelt es sich um einen gasförmigen Exoplaneten, der im Sternbild Jungfrau rund 200 Lichtjahre von der Erde entfernt den Stern WASP-107 alle 5,7 Tage auf einer extrem engen Umlaufbahn umkreist. WASP-107 ist etwas kleiner und kühler als unsere Sonne. Der sonnennächste Planet Merkur ist achtmal weiter von der Sonne entfernt als WASP-107b von seinem Zentralstern.

Exoplanet WASP-107b ist eingehüllt in Wolken aus Silikat

Beobachtungen eines Forschungsteams mit dem "James-Webb"-Teleskop zeigen, dass WASP-107b in Wolken aus Silikaten eingehüllt ist – dem Hauptbestandteil von Sand auf der Erde. Wie Wissenschaftler in einer Studie im Fachmagazin „Nature“ berichten, konnten sie außerdem Wasserdampf und Schwefeldioxid in der Atmosphäre des rund 470 Grad heißen Planeten nachweisen.

Ein lebensfeindlicher Wüstenplanet, der an die Visionen des Science-Fiction-Autors Frank Herbert in seinem Roman-Zyklus „Dune“, der von 1966 bis 1985 in mehreren Bänden erschien, erinnert. 1984 kam eine erste Verfilmung der Kultbücher von Regisseur David Lynch in die Kinos. 2021 folgte eine Neuverfilmung durch den Kanadier Denis Villeneuve. Die Fortsetzung des Blockbusters  "Dune 2" läuft derzeit im Kino.

Aufgeblähter, „fluffiger“ Gasplanet

Doch WASP-107b ist kein kleiner Gesteinsplanet wie etwa Merkur, sondern ein aufgeblähter Gasplanet. Er ist etwa so groß wie Jupiter, seine Masse entspricht jedoch eher der von Neptun, beträgt also nur etwa ein Zehntel der Jupitermasse.

Die Forscher vermuten, dass WASP-107b ursprünglich ähnlich Neptun seine Bahn viel weiter vom Stern entfernt gezogen hat und erst später – vielleicht durch die Anziehungskraft anderer Planeten – nach innen gewandert ist. Die starke Strahlung des Sterns hat dann zur Aufblähung der Atmosphäre von WASP-107b geführt und damit zu seiner heutigen „fluffigen“ Erscheinung, wie sie schreiben.

Diese Aufblähung der Atmosphäre haben sich die Experten um Achréne Dyrek von der Universität Paris bei ihren Beobachtungen zunutze gemacht. Durch sie hat sich die Gashülle des Planeten zugleich erheblich verdünnt und so können die Forscher etwa 50-mal tiefer als bei kühlen Gasplaneten wie Jupiter in die Atmosphäre hineinblicken.

Nur indirekter Blick auf WASP-107b ist möglich

Allerdings ist WASP-107b selbst nicht sichtbar. Wie die meisten Planeten anderer Sterne wurde er auf indirekte Weise aufgespürt: Auf seiner schnellen Umlaufbahn zieht der Planet von der Erde aus gesehen alle 5,7 Tage vor seinem Stern vorüber und schwächt dessen Helligkeit dabei geringfügig ab. Diese Vorübergänge – von den Astronomen als Transits bezeichnet – machen den Blick in die Atmosphäre des Planeten möglich.

Denn ein Teil des Sternenlichts geht bei einem Transit durch die Gashülle von WASP-107b hindurch. Dabei hinterlässt die Atmosphäre Spuren im Sternenlicht: Sie absorbiert das Licht bei bestimmten, für jeden Bestandteil der Atmosphäre charakteristischen Wellenlängen. Während eines Transits zeigen sich daher im Spektrum des Sterns bei diesen Wellenlängen dunkle Linien, die von den Forschern dann bestimmten Stoffen zugeordnet werden können.

Sand-Regen verdampft in der Atmosphäre

So stießen Dyrek und ihre Kollegen bei ihren Beobachtungen mit dem James Webb Space Telescope auf die Absorption durch Silikate. Offenbar ist WASP-107 von Wolken aus kleinen Sandkörnchen eingehüllt. „Die Tatsache, dass wir solche Sandwolken hoch oben in der Atmosphäre sehen, verrät uns, dass der Sand-Regen in tieferen, sehr heißen Schichten der Atmosphäre verdampft“, erklärt Michiel Min vom Niederländischen Institut für Weltraumforschung.

Der so entstehende Silikat-Dampf steige dann wieder in höhere Schichten der Atmosphäre auf und bilde neue Wolken. „Das ähnelt“, erklärt Min, „dem Wasserdampf- und Wolkenzyklus der Erde, nur mit Sand statt Wasser.“

Info: WASP

WASP
Das Kürzel WASP steht für die englische Bezeichnung „Wide Angle Search for Planets“. Dahinter verbirgt sich das europäische SuperWASP-Projekt, eine automatische Suchmaschine für extrasolare Planeten – sogenannte Exoplaneten.

SuperWASP
SuperWASP besteht aus zwei autonom operierenden Observatorien. Sie befinden sich im Roque-de-los-Muchachos-Observatorium auf La Palma und im South African Astronomical Observatory in Südafrika. In eigens entworfenen autonomen Sternwarten stehen je acht Teleobjektive auf einer Hufeisenmontierung bereit, in jeder klaren Nacht etwa 50 Millionen Messungen von Sternhelligkeiten durchzuführen.

Exoplanet
Als Exoplaneten werden erdähnliche Planeten oder Gesteinsplaneten bezeichnet, die in ihrem Aufbau der Erde gleichen. Sie bestehen vollständig oder fast vollständig aus festen Bestandteilen und haben einen Schalenaufbau.