Webb-Teleskop erstellt 3D-Atmosphärenmodell: Extreme Hitze auf 400 Lichtjahre entferntem Planeten spaltet Wassermoleküle

Das James-Webb-Weltraumteleskop (JWST) erweist sich als technologisches Meisterwerk, das immer neue Überraschungen bereithält. Mithilfe des Observatoriums hat die NASA die erste dreidimensionale Temperaturkarte eines Planeten außerhalb unseres Sonnensystems erstellt. Der Exoplanet WASP-18b ist 400 Lichtjahre von der Erde entfernt.

Bei WASP-18b handelt es sich um einen sogenannten Ultra-Heißen Jupiter, der seinem Zentralstern stets dieselbe Seite zuwendet. Dies führt zu extremen Temperaturunterschieden zwischen der ständig beleuchteten und der in dauerhafter Dunkelheit gelegenen Seite. Dank der leistungsstarken Infrarotspektrometer des Teleskops können Wissenschaftler gezeitengebundene Planeten wie diesen nun detailliert untersuchen.

So wurde Infrarotlicht vom JWST in eine 3D-Temperaturkarte verwandelt:

Der Nahinfrarot-Imager und spaltlose Spektrograf (NIRISS) des JWST nutzte dazu ein Verfahren namens spektroskopische Bedeckungskartierung. Dabei wurden Schwankungen im Infrarotlicht über verschiedene Wellenlängen hinweg erfasst, während der Exoplanet WASP-18b, der seinen Stern in nur 24 Stunden vollständig umkreist, hinter diesem verschwand.

Da jede Wellenlänge eine andere Schicht der Atmosphäre von WASP-18b durchdrang, konnte das JWST ein dreidimensionales Modell von Temperatur und Zusammensetzung erstellen. Diese Methode eignet sich besonders zur Abbildung von Exoplaneten, die nicht direkt beobachtet werden können, da sie von ihrem Zentralstern überstrahlt werden.

Ein Planet, der heiß genug ist, um Wassermoleküle zu spalten:

Die 3D-Modellierung von WASP-18b hat einen extrem heißen Zentralbereich auf der Tagseite des Exoplaneten enthüllt, an dem Temperaturen von etwa 2.760 °C erreicht werden. Um diese Zone erstreckt sich ein kühlerer Ring, in dem immer noch Metalle verdampfen könnten. Die vielleicht bedeutendste Erkenntnis ist der Nachweis eines drastischen Schwunds von Wasserdampf in der heißeren Region. Dies führte zu dem Schluss, dass auf WASP-18b Wassermoleküle gespalten werden – ein bisher unerforschtes Phänomen.

Diese neuesten Ergebnisse markieren die erste dreidimensionale Kartierung einer Exoplaneten-Atmosphäre. Damit können Wissenschaftler nun die Wärmeverteilung auf fernen Planeten analysieren. Die Methodik wird künftig zur Untersuchung weiterer Exoplaneten eingesetzt werden.