Helium in der Atmosphäre eines Exoplaneten

Die Atmosphäre des 200 Lichtjahre entfernten Planeten WASP-107b besteht zu einem großen Teil aus Helium. Das zeigen Beobachtungen eines internationalen Astronomenteams mit dem Weltraumteleskop Hubble. Bislang waren alle Versuche erfolglos, das Edelgas in der Lufthülle von Exoplaneten nachzuweisen. WASP-107b umkreist seinen Stern auf einer sehr engen Umlaufbahn. Die intensive Strahlung seines Zentralsterns bläht die Atmosphäre des Planeten auf und lässt sie ins All abströmen, berichten die Wissenschaftler im Fachblatt „Nature“.

„Helium ist der Hauptbestandteil von Gasriesen in unserem Sonnensystem“, schreiben Jessica Spake von der University of Exeter in Großbritannien und ihre Kollegen. „Deshalb sollte Helium theoretisch zu den Stoffen zählen, die sich am leichtesten in den Atmosphären von Exoplaneten nachweisen lassen.“ Das gelte insbesondere für Riesenplaneten auf engen Umlaufbahnen mit aufgeblähten Atmosphären. Bisher fanden Astronomen aber lediglich ausgedehnte Atmosphären aus Wasserstoff – dem häufigsten Element im Kosmos.

Spake und ihre Kollegen beobachteten nun mit dem Weltraumteleskop Hubble, wie WASP-107b von der Erde aus gesehen vor seinem Stern vorüberzog. Bei einem solchen Transit durchquert ein Teil des Sternenlichts die Atmosphäre des Planeten. Die darin enthaltenen Gase absorbieren bestimmte Wellenlängen und hinterlassen so charakteristische Spuren im Spektrum des Sternenlichts. Anders als bei früheren Analysen konzentrierte sich das Team nun auf den infraroten und nicht auf den ultravioletten Spektralbereich. Und tatsächlich stießen die Astronomen auf ein starkes Signal, das auf Helium in der Planetenatmosphäre zurückgeht.

Aus der Stärke der Absorption durch Helium schließen Spake und ihre Kollegen, dass die etwa 500 Grad Celsius heiße Atmosphäre von WASP-107b stark ausgedehnt ist und langsam ins All abströmt. Vermutlich ziehe der Planet einen kometenartigen Schweif aus Gas hinter sich her, so die Forscher. Innerhalb von einer Milliarde Jahren könne der Planet so einige Prozent seiner Gesamtmasse verlieren. WASP-107b umkreist seinen Stern mit einer Umlaufzeit von nur sechs Tagen, ist etwa so groß wie Jupiter, besitzt aber lediglich zwölf Prozent von dessen Masse. Beobachtungen im Infrarotbereich könnten künftig vielleicht auch Informationen über Aufbau und Entwicklung der Atmosphären von Planeten bei anderen Sternen liefern.