James Webb sucht nach einem dunstfreien Exoplaneten, um ein langjähriges Rätsel zu lösen

Einige der häufigsten Exoplaneten in unserer Galaxie sind auch die geheimnisvollsten. In unserem Sonnensystem gibt es kein Äquivalent zu diesem Planetentyp, der als Sub-Neptun bezeichnet wird, aber jetzt deckt das James-Webb-Weltraumteleskop erstmals Details über diese Planeten auf.

Sub-Neptune sind kleiner als Eisriesen wie Neptun oder Uranus, haben aber eine Gaszusammensetzung, die eher der von Saturn oder Juputer ähnelt. Man geht davon aus, dass sie die häufigste Art von Exoplaneten sind. Sie sind jedoch schwer zu untersuchen, da sie normalerweise von Wolken und Dunst verdeckt werden. Das bedeutet, dass Astronomen nicht in der Lage waren, ihre Atmosphären zu untersuchen oder viel darüber zu erfahren, wie sich diese Planeten entwickeln oder warum wir keinen in unserem Sonnensystem haben.

Aber kürzlich konnten Astronomen Webb nutzen, um einen Sub-Neptun namens TOI-421 b zu untersuchen. „Ich habe meine gesamte Karriere auf Webb gewartet, damit wir die Atmosphären dieser kleineren Planeten sinnvoll charakterisieren können“, sagte die leitende Forscherin Eliza Kempton von der University of Maryland, College Park. „Durch die Untersuchung ihrer Atmosphären erhalten wir ein besseres Verständnis dafür, wie Sub-Neptune entstanden und sich entwickelt haben, und ein Teil davon ist, zu verstehen, warum sie in unserem Sonnensystem nicht existieren.“

Dieser spezielle Planet wurde wegen seiner extremen Hitze mit einer sengenden Temperatur von etwa 1.340 Grad Fahrenheit für die Untersuchung ausgewählt. Das ist hoch genug, dass kein Methan in der Atmosphäre des Planeten vorhanden sein sollte, was bedeutet, dass es keinen Dunst bilden sollte – und daher leichter zu beobachten sein sollte.

„Warum haben wir diesen Planeten, TOI-421 b, beobachtet? Das liegt daran, dass wir dachten, dass er vielleicht keinen Dunst haben würde“, sagte Kempton. „Und der Grund dafür ist, dass es einige frühere Daten gab, die darauf hindeuteten, dass Planeten über einem bestimmten Temperaturbereich möglicherweise weniger von Dunst oder Wolken umgeben waren als andere.“

Dank des fehlenden Dunstes konnten die Forscher in die Atmosphäre des Planeten blicken und sehen, woraus sie besteht. Sie fanden Wasserdampf mit einer großen Menge Wasserstoff in der Atmosphäre sowie Hinweise auf Kohlenmonoxid und Schwefeldioxid – aber insbesondere keine Hinweise auf Methan oder Kohlendioxid. Die große Menge an Wasserstoff war eine Überraschung, da sie sich von den wenigen anderen Sub-Neptunen unterscheidet, die mit Webb beobachtet wurden – könnte dieser Planet also eine Anomalie sein? Oder hat er sich vielleicht anders gebildet als diese anderen ähnlichen Planeten?

Um das herauszufinden, hoffen die Forscher, weitere Sub-Neptune zu beobachten. „Wir haben eine neue Möglichkeit eröffnet, diese Sub-Neptune zu betrachten“, sagte der Forscher Brian Davenport. „Diese Hochtemperaturplaneten lassen sich charakterisieren. Wenn wir also Subneptune dieser Temperatur betrachten, ist es vielleicht wahrscheinlicher, dass wir unsere Fähigkeit, etwas über diese Planeten zu lernen, beschleunigen.“

Die Forschung wurde in The Astrophysical Journal Letters veröffentlicht.