Bis vor wenigen Jahren konnten Astronomen nur die Masse und den Radius von extrasolaren Planeten (Exoplaneten) messen. Mittlerweile kann auch die Atmosphärenzusammensetzung bestimmt werden. Ein internationales Forschungsteam unter der Beteiligung der Thüringer Landessternwarte konnte jetzt sogar extrem starke Winde auf dem Exoplaneten WASP-127b entdecken.

Dabei befindet sich sein Stern, WASP-127, über 500 Lichtjahre von der Erde entfernt. Die Winde entlang des Äquators können auf diesem Planeten Geschwindigkeiten von bis zu 33.000 Kilometer pro Stunde erreichen. Ein so detailreicher Einblick in das Wetter einer fremden Welt kann durch moderne und hochauflösende Infrarot-Spektroskopie gewonnen werden, mit der Frequenzen von Infrarotlicht erkannt werden, die von einem Molekül absorbiert werden.

Um WASP-127b zu untersuchen, hat das Team die Transitmethode gewählt. Heißt: Wenn der Planet vor seinem Stern vorbeizieht, durchleuchtet das Licht des Sterns die obere Planetenatmosphäre. Die Atmosphäre blockiert bestimmte Anteile des Sternlichts. Anhand der blockierten Anteile kann das Forschungsteam die atmosphärischen Eigenschaften des Planeten näher bestimmen. Wasserdampf (H₂O) und Kohlenmonoxid (CO) wurden in der Atmosphäre von WASP-127b entdeckt.

"Auch wenn er die für das Leben wichtigen Elemente in der Atmosphäre hat, bedeutet das nicht, dass es auch nur einfaches Leben gibt", erklärt Artie Hatzes (Thüringer Landessternwarte) auf Nachfrage von MDR WISSEN per E-Mail.

Zudem bewegt sich ein Teil der Atmosphäre mit neun Kilometern pro Sekunde (fast 33.000 Kilometer pro Stunde) auf die Beobachter zu, während sich ein anderer Teil mit der gleichen Geschwindigkeit von ihnen wegbewegt.

"Es ist schwierig, dies mit irgendetwas auf der Erde in Verbindung zu bringen. Am ehesten kommt der Jet Stream in Frage, aber der hat nur eine Höchstgeschwindigkeit von 440 km/h", so Hatzes. "WASP-127 b ist ein viel größerer Planet und befindet sich in einer raueren Umgebung. Der nächstliegende Vergleich wäre der Jupiter, aber selbst der hat nur eine Geschwindigkeit von etwa 600 km/h."

Und der schnellste Wind, der jemals im Sonnensystem gemessen wurde, wehte mit 0,5 Kilometer pro Sekunde (1.800 Kilometer pro Stunde) auf dem Eisriesen Neptun, so das Forschungsteam.

Das Team geht davon aus, dass am Äquator des Exoplaneten WASP-127b Winde mit Überschallgeschwindigkeit zirkulieren. Dieser äquatoriale Jetwind bewegt sich fast sechsmal so schnell wie der Planet rotiert.

An der Stelle, an der der Jetstream von der hellen auf die dunkle Seite des Planeten übergeht, ist die Atmosphäre etwas heißer als auf der gegenüberliegenden Seite. Auch zwischen dem Äquator und den Polen gibt es Unterschiede: Das Fehlen starker Signale von den Polen deutet darauf hin, dass dort ein deutlich kühleres Klima herrscht.

Aktuell kann solche Forschung nur an großen Teleskopen auf der Erde durchgeführt werden, weil die Instrumente von Weltraum-Teleskopen nicht die nötige Geschwindigkeitspräzision liefern. Die Atmosphäre von WASP-127b wurde mit dem hochauflösenden Instrument CRIRES+ am Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte (Eso) untersucht.

Bei der gewählten Transitmethode lassen sich nur Exoplaneten beobachten, die relativ nah an ihrem Wirtsstern vorbeifliegen. Auf solchen Welten ist es unwahrscheinlich Leben zu finden. Heutzutage gibt es jedoch keine bessere Technologie, um die atmosphärische Zusammensetzung von fremden Welten in großer Entfernung zu untersuchen. Was können uns diese Welten bei der Suche nach Leben und über das Universum dennoch verraten?

"Wenn wir irgendwo Leben finden, wäre das ein Hinweis darauf, wie leicht es sich bilden kann. Wenn sich einfaches Leben sogar in diesen schwierig Umgebungen bilden kann, dann bedeutet das, dass Leben überall leicht entstehen kann", antwortet Hatzes.

pk