// SCINEXX — SPAZIO & SCIENZA
James-Webb-Teleskop zeigt, dass Gasriese deutlich kühler ist als gedacht
Rund 500 Lichtjahre entfernt gibt der Gasriese HATS-6 b Astronomen gleich mehrere Rätsel auf, denn Webb-Spektren weisen Wasser, Methan, Kohlendioxid und selten nachgewiesenes Ammoniak nach. Gleichzeitig ergeben Atmosphärenmodelle nur rund 514 Kelvin, fast 200 Kelvin weniger als aus der Umlaufbahn erwartet. Das könnte auf stark reflektierende Wolken oder Dunst hindeuten.
College Park (U.S.A.). Rote Zwergsterne sind die häufigsten Sterne der Milchstraße, doch große Gasplaneten auf engen Bahnen um solche kleinen Sterne sind selten. Nach gängigen Modellen der Kernakkretion besitzen die protoplanetaren Scheiben massearmer Sterne oft zu wenig Material und zu lange Umlaufzeiten, um rasch die massereichen Kerne für einen Gasriesen aufzubauen. HATS-6 b gehört damit zu einer Planetengruppe, die gängige Entstehungsmodelle herausfordert.
Forscher der University of Maryland (UMD) um Giannina Guzmán Caloca haben nun zwei Transits von HATS-6 b mit dem Nahinfrarot-Spektrografen (NIRSpec) des James-Webb-Weltraumteleskops untersucht. Dabei zerlegten sie das Sternenlicht, das während der Transits durch die Planetenatmosphäre gefiltert wurde, über Wellenlängen von 0,6 bis 5,3 Mikrometern. Mehrere unabhängige Datenreduktionen und Atmosphärenmodelle sollten prüfen, welche chemische Zusammensetzung die Spektren am besten erklärt.
„Jeder einzelne dieser Planeten stellt die Entstehungstheorie vor eine Herausforderung“, sagt Giannina Guzmán Caloca.
Die Auswertung liefert robuste Hinweise auf vier Moleküle, darunter neben Wasser und Methan auch Ammoniak und Kohlendioxid. Besonders das Ammoniak ist ungewöhnlich, denn nach Angaben der Forscher handelt es sich erst um den zweiten Nachweis dieses Moleküls in einer Exoplanetenatmosphäre mit Transmissionsspektroskopie. Bei kühleren Gasriesen sollte stickstoffhaltiges Ammoniak eher vorkommen als bei sehr heißen jupiterähnlichen Planeten, was solche Welten chemisch besonders interessant macht.
„Es ist ein völlig neues Molekül, über das wir nachdenken müssen“, erklärt Giannina Guzmán Caloca.
Auch die gesamte chemische Zusammensetzung fällt auf, denn die bevorzugten Modelle ergeben für die Atmosphäre eine Metallizität von log[M/H] = -1,99 ± 0,20, was nur ungefähr einem Hundertstel des solaren Werts entspricht. Das Verhältnis von Kohlenstoff zu Sauerstoff liegt im gemeinsamen Fit ebenfalls unter dem solaren Wert, ist aber weniger stabil, weil sich die beiden einzelnen Beobachtungstermine dabei deutlicher unterscheiden.
Ein zweites Rätsel ist die Temperatur. Aus Bahn und Sternparametern ergibt sich für HATS-6 b eine erwartete Gleichgewichtstemperatur von 713 ± 5 Kelvin. Die Atmosphärenmodelle liefern dagegen 514 Kelvin mit einer Unsicherheit von plus 35 und minus 27 Kelvin, wobei der Unterschied auch bei verschiedenen Datenreduktionen und Modellannahmen bestehen blieb und kein direkt gemessener Thermometerwert ist.
Eine mögliche Erklärung ist, dass HATS-6 b einen großen Teil des einfallenden Sternenlichts zurückwirft. Unter der Annahme effizienter Wärmeverteilung entspricht die niedrigere Modelltemperatur einer Bond-Albedo von etwa 0,71, was für einen stark reflektierenden Planeten spricht. Wolken oder Dunst könnten eine solche Reflexion verursachen, doch die Studie weist diese Ursache bislang nicht direkt nach.
„Die wahrscheinlichste Erklärung sind Wolken und Dunst, die den Planeten so umhüllen, wie sie die Venus umhüllen“, erklärt Giannina Guzmán Caloca.