Das James-Webb-Weltraumteleskop findet Wasser im Super

Die Atmosphäre des Exoplaneten WASP-18 b erreicht fast 5.000 Grad Fahrenheit (2.700 Grad Celsius).

Das James-Webb-Weltraumteleskop hat Spuren von Wasserdampf in der Atmosphäre eines superheißen Gasriesen-Exoplaneten gefunden, der seinen Stern in weniger als einem Erdentag umkreist.

Der betreffende Exoplanet, WASP-18 b, ist ein Gasriese, der zehnmal massereicher ist als der größte Planet des Sonnensystems, Jupiter. Der Planet ist ziemlich extrem, da er den sonnenähnlichen Stern WASP-18 umkreist, der sich etwa 400 Lichtjahre von der Erde entfernt befindet, in einer durchschnittlichen Entfernung von nur 1,9 Millionen Meilen (3,1 Millionen Kilometer). Zum Vergleich: Der innerste Planet des Sonnensystems, Merkur, umkreist die Sonne in einer Entfernung von 39,4 Millionen Meilen (63,4 Millionen km).

Aufgrund der unmittelbaren Nähe zum Mutterstern sind die Temperaturen in der Atmosphäre von WASP-18 b so hoch, dass die meisten Wassermoleküle auseinanderbrechen, sagte die NASA in einer Erklärung. Die Tatsache, dass es Webb gelang, die Signaturen des Restwassers aufzulösen, ist ein Beweis für die Beobachtungsleistung des Teleskops.

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„Das Spektrum der Atmosphäre des Planeten zeigt deutlich mehrere kleine, aber genau gemessene Wassermerkmale, die trotz der extremen Temperaturen von fast 5.000 Grad Fahrenheit (2.700 Grad Celsius) vorhanden sind“, schrieb die NASA in der Erklärung. „Es ist so heiß, dass es die meisten Wassermoleküle zerreißen würde. Wenn man also immer noch seine Anwesenheit sieht, spricht das für Webbs außerordentliche Sensibilität, verbleibendes Wasser zu erkennen.“

WASP-18 b wurde 2008 entdeckt und wurde von anderen Teleskopen untersucht, darunter dem Hubble-Weltraumteleskop, dem Röntgen-Weltraumteleskop Chandra der NASA, dem Exoplanetenjäger TESS und dem inzwischen ausgemusterten Infrarot-Weltraumteleskop Spitzer. Keines dieser Weltraumteleskope war jedoch empfindlich genug, um die Wassersignaturen in der Atmosphäre des Planeten zu erkennen.

„Da die Wassermerkmale in diesem Spektrum so subtil sind, waren sie in früheren Beobachtungen schwer zu identifizieren“, sagte Anjali Piette, Postdoktorandin am Carnegie Institution for Science und eine der Autoren der neuen Forschung, in der Erklärung. „Das machte es wirklich spannend, mit diesen JWST-Beobachtungen endlich Wasserspiele zu sehen.“

WASP-18 b ist nicht nur so massereich, heiß und nahe an seinem Mutterstern, sondern auch gezeitengebunden. Das bedeutet, dass eine Seite des Planeten ständig dem Stern zugewandt ist, so wie die zugewandte Seite des Mondes immer der Erde zugewandt ist. Als Folge dieser Gezeitenblockierung gibt es auf der Planetenoberfläche erhebliche Temperaturunterschiede. Die Webb-Messungen ermöglichten es Wissenschaftlern erstmals, diese Unterschiede detailliert abzubilden.

Die Messungen ergaben, dass die am intensivsten beleuchteten Teile des Planeten bis zu 2.000 Grad Fahrenheit (1.100 Grad Celsius) heißer sein können als diejenigen in der Dämmerungszone. Die Wissenschaftler hatten nicht mit solch erheblichen Temperaturunterschieden gerechnet und gehen nun davon aus, dass es einen noch nicht verstandenen Mechanismus geben muss, der die Wärmeverteilung rund um den Globus verhindert.

„Die Helligkeitskarte von WASP-18 b zeigt einen Mangel an Ost-West-Winden, was am besten durch Modelle mit atmosphärischem Widerstand ausgeglichen wird“, sagte Co-Autor Ryan Challener von der University of Michigan in der Erklärung. „Eine mögliche Erklärung ist, dass dieser Planet ein starkes Magnetfeld hat, was eine aufregende Entdeckung wäre!“

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Um die Temperaturkarte zu erstellen, berechneten die Forscher das Infrarotlicht des Planeten, indem sie den Unterschied im Licht des Muttersterns maßen, während der Planet vor der Sternscheibe vorbeizog und dann dahinter verschwand.

„JWST gibt uns die Sensibilität, viel detailliertere Karten von heißen Riesenplaneten wie WASP-18 b zu erstellen als je zuvor“, beschreibt Megan Mansfield, Sagan Fellow an der University of Arizona und eine der Autoren des Papiers, die Ergebnisse. sagte in der Erklärung. „Dies ist das erste Mal, dass ein Planet mit JWST kartiert wurde, und es ist wirklich aufregend zu sehen, dass einiges von dem, was unsere Modelle vorhergesagt haben, wie zum Beispiel ein starker Temperaturabfall ab dem Punkt auf dem Planeten, der dem Stern direkt zugewandt ist, tatsächlich zu sehen ist.“ in den Daten.“

Die neue Studie wurde am Mittwoch (31. Mai) online in der Zeitschrift Nature veröffentlicht.

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Tereza ist eine in London ansässige Wissenschafts- und Technologiejournalistin, aufstrebende Romanautorin und Amateurturnerin. Die gebürtige Pragerin in der Tschechischen Republik verbrachte die ersten sieben Jahre ihrer Karriere als Reporterin, Drehbuchautorin und Moderatorin für verschiedene Fernsehprogramme des tschechischen öffentlich-rechtlichen Fernsehens. Später legte sie eine Karrierepause ein, um sich weiterzubilden, und ergänzte ihren Bachelor in Journalismus und ihren Master in Kulturanthropologie an der Prager Karls-Universität um einen Master in Naturwissenschaften an der International Space University in Frankreich. Sie arbeitete als Reporterin bei der Zeitschrift „Engineering and Technology“, war freiberuflich für eine Reihe von Publikationen tätig, darunter Live Science, Space.com, Professional Engineering, Via Satellite und Space News, und war als Wissenschaftsredakteurin für Mutterschutzbeiträge bei der Europäischen Weltraumorganisation tätig.

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