Im Sternbild Fische liegt der heiße Jupiter 640 Lichtjahre von der Erde entfernt.
Der Gasriese WASP-76b umkreist seinen Stern in einer schwindelerregenden Umlaufbahn von nur 1,8 Tagen bei Temperaturen über 2.400 Grad Celsius – heiß genug, damit Eisen verdunsten kann.
Wenn der Tag jedoch zur Nacht wird, sinkt die Temperatur schnell genug, damit der Eisendampf wieder zu einer sengenden Flüssigkeit kondensiert, die dann in das Innere des Planeten fließt.
“Wir können sagen, dass es abends auf diesem Planeten regnet, Eisenregen”, sagte der Astrophysiker David Ehrenreich von der Universität Genf in der Schweiz.
Der Planet WASP-76b, der bereits 2016 angekündigt wurde, ist ein Planetentyp, der als heißer Jupiter bekannt ist. Es ist etwas weniger als die Masse des Jupiter, aber aufgeblähter und “flauschiger”, ungefähr 1,8-mal so groß wie der Jupiter.
Es befindet sich 5 Millionen Kilometer von seinem Stern entfernt, der größer und heißer als unsere Sonne ist – 1,5-mal die Masse der Sonne, 1,8-mal heißer, mit einer Temperatur von etwa 6055 Grad (die Sonne hat 5504 Grad Celsius).
Somit ist der Planet nicht nur sengender Strahlung ausgesetzt, die tausendmal höher ist als die Strahlung der Erde von der Sonne, sondern auch gezeitengebunden. Dies ist der Fall, wenn eine Seite eines umlaufenden Körpers immer dem Objekt zugewandt ist, um das er sich dreht – zum Beispiel ist der Mond gezeitengebunden mit der Erde verbunden.
Im Fall von WASP-76b bedeutet dies, dass sich eine Seite am ewigen Tag und die andere in der ewigen Nacht befindet, mit einem signifikanten Temperaturunterschied zwischen ihnen. Auf der Tagesseite 2400 Grad Celsius und auf der Nachtseite etwa 1500 Grad Celsius.
Es ist nicht der heißeste Exoplanet, der jemals entdeckt wurde – diese Korona wird von KELT-9b getragen, einem Exoplaneten, der so heiß ist, dass er buchstäblich verdunstet – aber er ist definitiv größer.
Simulationen legen nahe, dass auf Planeten wie WASP-76b extreme Temperaturunterschiede zwischen den beiden Seiten starken Wind verursachen sollten. Dies und die Rotation des Planeten sollten den Eisendampf um den Planeten schieben, und die Atome auf der Tagesseite sollten auf der Nachtseite zu Molekülen rekombinieren.
Beweise für diese Erwartung – wie beispielsweise ein chemischer Gradient – wurden jedoch nicht erhalten. Deshalb beschlossen Ehrenreich und sein Team, genauer hinzuschauen. Insbesondere wollten sie Terminatoren – die Grenzen zwischen Tag und Nacht – untersuchen, um festzustellen, ob sie eine asymmetrische Chemie aufweisen. Dies würde auch die Metallregen-Theorie bestätigen.
Sie verwendeten hochdisperse Spektroskopie, um Licht am Rand des Planeten zu analysieren und nach Signaturen im Spektrum zu suchen, die darauf hinweisen, dass das Element einen Teil des Lichts blockiert. Und sie haben sie gefunden. Am Abendterminator – der Grenze, an der der Tag zur Nacht wird – fanden sie eine starke Signatur von Eisendampf.
Am morgendlichen Terminator – der Grenze, an der die Nacht zum Tag wird – fehlte diese Unterschrift. Dies ist ein ziemlich starker Beweis für Eisenregen, da flüssiges Eisen das stabilste Hochtemperatur-Eisenkondensat ist.
“Beobachtungen zeigen, dass die Atmosphäre auf der heißen Tagesseite von WASP-76b viel Eisendampf enthält”, sagt die Astrophysikerin Maria Rosa Zapatero Osorio vom Zentrum für Astrobiologie in Spanien.
Ein Teil dieses Eisens wird durch die Rotation des Planeten und die atmosphärischen Winde in die Nachtseite injiziert. Dort trifft Eisen auf eine viel kühlere Umgebung, kondensiert und es fällt Regen. '
Da Eisen aus der oberen Atmosphäre herausgefallen ist, erscheint es am morgendlichen Terminator nicht als Dampf.
Nachdem die Beobachtungen des Teams zu Ergebnissen geführt haben, ist es möglicherweise möglich, ähnliche Beobachtungen anderer heißer Jupiter zu machen, die nach Anzeichen von metallischem Regen suchen. Und natürlich hat jeder große Hoffnungen auf die Fähigkeit des High-Tech-Weltraumteleskops James Webb, in die Atmosphäre verschiedener Exoplaneten zu blicken. Das Teleskop soll nächstes Jahr seine Arbeit aufnehmen.
Astronomen haben bereits Exoplaneten mit Korundwolken – dem Baustein aus Rubinen und Saphiren – und andere mit Eisenwolken entdeckt. Wir können es kaum erwarten zu sehen, welches andere Wetter im Universum existiert.
Die Studie wurde in der Zeitschrift Nature veröffentlicht.
Quellen: Foto: ESO / M. Kornmesser
