Das James Webb-Weltraumteleskop (JWST) hat es Astronom*innen ermöglicht, bahnbrechende Beobachtungen des Exoplaneten WASP-107b zu machen. Diese Forschung wurde von einem Team des Instituts für Astronomie der Katholieke Universiteit (KU) Leuven geleitet. Anders als die dichten Gasriesen unseres Sonnensystems erlaubte seine geringere Dichte eine tiefere Erforschung seiner Atmosphäre. Die „flauschige“ Beschaffenheit von WASP-107b, der weniger dicht und größer als Neptun ist, bot eine einzigartige Gelegenheit für umfassende atmosphärische Analysen.

Exoplanet mit eigenartiger Beschaffenheit

Mit dem Mid-Infrared Instrument (MIRI) an Bord des JWST entdeckten die Forschenden Wasserdampf, Schwefeldioxid und Silikatsandwolken in der Atmosphäre von WASP-107b. Der Nachweis von Schwefeldioxid war besonders überraschend und widersprach den bisherigen Modellen. Das deutet auf ein potenziell warmes Inneres des Exoplaneten hin und lässt auf dynamische atmosphärische Prozesse schließen.

Die Studie enthüllte zudem die Existenz von Silikatsandwolken in großer Höhe, die aus Sandpartikeln bestehen. Auch dieser Befund stellt bestehende Modelle infrage. Solche Wolken bilden sich durch das Gefrieren von Silikatpartikeln bei hohen Temperaturen, ein Vorgang, der sich von der Wolkenbildung auf der Erde unterscheidet. Bei einer Außentemperatur der Atmosphäre von etwa 500 Grad Celsius bei WASP-107b hätten traditionelle Modelle die Bildung von Silikatwolken tiefer in der Atmosphäre erwartet.

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WASP-107b „verändert unser Verständnis“

„JWST revolutioniert die Charakterisierung von Exoplaneten, indem es in bemerkenswerter Geschwindigkeit noch nie dagewesene Erkenntnisse liefert“, betonte Hauptautor Prof. Leen Decin von der KU Leuven. „Die Entdeckung von Wolken aus Sand, Wasser und Schwefeldioxid auf diesem flauschigen Exoplaneten durch das MIRI-Instrument von JWST ist ein entscheidender Meilenstein. Sie verändert unser Verständnis der Entstehung und Entwicklung von Planeten und wirft ein neues Licht auf unser eigenes Sonnensystem.“

Das MIRI-Instrument des JWST spielte eine entscheidende Rolle bei diesen Entdeckungen. Entwickelt mit bedeutenden Beiträgen von belgischen Wissenschaftler*innen und Ingenieur*innen, finanziert durch BELSPO und das ESA-PRODEX-Programm, wurde das Instrument am Institut für Astronomie der KU Leuven umfangreich getestet. Sie überprüften es in Umgebungen, die den Weltraum simulieren und trug maßgeblich zum Erfolg der Mission bei.

Diese Forschung, Teil des Garantierten Beobachtungszeit-Programms 1280, ist das Ergebnis einer Zusammenarbeit von 46 Astronom*innen aus 29 Institutionen in zwölf Ländern. Sie repräsentiert jahrelange Arbeit am Bau, der Kalibrierung und der Analyse von Beobachtungsdaten des MIRI-Instruments. Das internationale Team, einschließlich Forschenden der KU Leuven, hat maßgeblich zum besseren Verständnis von Exoplaneten-Atmosphären beigetragen.

Quellen: „SO2, silicate clouds, but no CH4 detected in a warm Neptune“ (Nature, 2023); Katholieke Universiteit Leuven

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