Astronomen haben extrem starke Winde entdeckt, die auf den Äquator von WASP-127b, einem riesigen Exoplaneten, einschlagen. Mit Geschwindigkeiten von bis zu 33.000 km/h bilden die Winde den schnellsten Jetstream seiner Art, der jemals auf einem Planeten gemessen wurde. Die Entdeckung wurde mit dem Very Large Telescope (ESOs VLT) der Europäischen Südsternwarte in Chile gemacht und bietet einzigartige Einblicke in die Wettermuster einer fernen Welt.
Tornados, Wirbelstürme und Hurrikane richten verheerende Schäden auf der Erde an, doch Wissenschaftler haben jetzt Planetenwinde in ganz anderem Ausmaß weit außerhalb des Sonnensystems entdeckt. Seit seiner Entdeckung im Jahr 2016 untersuchen Astronomen das Wetter auf WASP-127b, einem riesigen Gasplaneten, der über 500 Lichtjahre von der Erde entfernt liegt. Der Planet ist etwas größer als Jupiter, hat aber nur einen Bruchteil seiner Masse, was ihn „aufgedunsen“ macht. Ein internationales Astronomenteam hat nun eine unerwartete Entdeckung gemacht: Auf dem Planeten toben Überschallwinde.
„Ein Teil der Atmosphäre dieses Planeten bewegt sich mit hoher Geschwindigkeit auf uns zu, während sich ein anderer Teil mit der gleichen Geschwindigkeit von uns wegbewegt“, sagt Lisa Nortmann, Wissenschaftlerin an der Universität Göttingen und Hauptautorin der Studie . „Dieses Signal zeigt uns, dass es um den Äquator des Planeten einen sehr schnellen Überschall-Jetwind gibt.“
Mit 9 km pro Sekunde (was fast satten 33.000 km/h entspricht) bewegen sich die Jetwinde mit fast der sechsfachen Geschwindigkeit, mit der sich der Planet dreht.* „Das haben wir noch nie gesehen“, sagt Nortmann. Es ist der schnellste jemals gemessene Wind in einem Jetstream, der einen Planeten umströmt. Im Vergleich dazu wurde auf Neptun der schnellste jemals im Sonnensystem gemessene Wind gemessen, der sich „nur“ mit 0,5 km pro Sekunde (1800 km/h) bewegte.
Das Team, dessen Forschung heute veröffentlicht wurde in Astronomie und Astrophysikkartierte das Wetter und die Zusammensetzung von WASP-127b mit dem CRIRES+-Instrument am VLT der ESO. Indem sie maßen, wie das Licht des Muttersterns durch die obere Atmosphäre des Planeten wandert, gelang es ihnen, seine Zusammensetzung zu verfolgen. Ihre Ergebnisse bestätigen das Vorhandensein von Wasserdampf- und Kohlenmonoxidmolekülen in der Atmosphäre des Planeten. Doch als das Team die Geschwindigkeit dieses Materials in der Atmosphäre verfolgte, beobachteten sie – zu ihrer großen Überraschung – einen Doppelpeak, der darauf hindeutet, dass sich eine Seite der Atmosphäre mit hoher Geschwindigkeit auf uns zu und die andere von uns weg bewegt. Die Forscher kommen zu dem Schluss, dass starke Jetstream-Winde rund um den Äquator dieses unerwartete Ergebnis erklären würden.
Beim weiteren Aufbau der Wetterkarte stellte das Team außerdem fest, dass die Pole kühler sind als der Rest des Planeten. Es gibt auch einen leichten Temperaturunterschied zwischen der Morgen- und der Abendseite von WASP-127b. „Dies zeigt, dass der Planet ebenso wie die Erde und andere Planeten unseres eigenen Systems komplexe Wettermuster aufweist“, fügt Fei Yan, Mitautor der Studie und Professor an der Universität für Wissenschaft und Technologie Chinas, hinzu.
Das Gebiet der Exoplanetenforschung schreitet rasant voran. Bis vor einigen Jahren konnten Astronomen nur die Masse und den Radius von Planeten außerhalb des Sonnensystems messen. Heute ermöglichen Teleskope wie das VLT der ESO Wissenschaftlern bereits, das Wetter auf diesen fernen Welten zu kartieren und ihre Atmosphären zu analysieren. „Das Verständnis der Dynamik dieser Exoplaneten hilft uns, Mechanismen wie Wärmeumverteilung und chemische Prozesse zu erforschen, unser Verständnis der Planetenentstehung zu verbessern und möglicherweise Licht auf die Ursprünge unseres eigenen Sonnensystems zu werfen“, sagt David Cont von der Ludwig-Maximilians-Universität München. Deutschland und Co-Autor des Artikels.
Interessanterweise können solche Studien derzeit nur von bodengestützten Observatorien durchgeführt werden, da die Instrumente, die derzeit in Weltraumteleskopen vorhanden sind, nicht über die erforderliche Geschwindigkeitsgenauigkeit verfügen. Das Extremely Large Telescope der ESO – das in der Nähe des VLT in Chile im Bau ist – und sein ANDES-Instrument werden es Forschern ermöglichen, noch tiefer in die Wettermuster auf weit entfernten Planeten einzutauchen. „Das bedeutet, dass wir wahrscheinlich noch feinere Details der Windmuster aufklären und diese Forschung auf kleinere, felsige Planeten ausweiten können“, schließt Nortmann.
Notiz
* Obwohl das Team die Rotationsgeschwindigkeit des Planeten nicht direkt gemessen hat, gehen sie davon aus, dass WASP-127b durch Gezeiten blockiert ist, was bedeutet, dass der Planet genauso lange braucht, um sich um seine eigene Achse zu drehen, wie er braucht, um den Stern zu umkreisen. Wenn sie wissen, wie groß der Planet ist und wie lange es dauert, seinen Stern zu umkreisen, können sie daraus schließen, wie schnell er rotiert.
