Cheops, die neue Exoplaneten-Mission der ESA, hat ein nahegelegenes Planetensystem entdeckt. Es beinhaltet einen der heißesten und extremsten Planeten außerhalb unseres Sonnensystems, der jemals bestimmt wurde: WASP-189 b. Dies ist der allererste Fund dieser Mission und demonstriert eindrucksvoll Cheops‘ einzigartige Fähigkeit, Licht in das dunkle Universum zu bringen und die Geheimnisse dieser fremden Welten zu lüften. Eine Pressemitteilung der Europäischen Raumfahrtagentur (European Space Agency, ESA).
Quelle: ESA.
Cheops – kurz für Characterising Exoplanet Satellite – startete im Dezember 2019 und soll nahegelegene Sterne, von denen bekannt ist, dass Planeten zu ihnen gehören, beobachten. Durch die ultrapräzise Vermessung der Veränderungen der Lichtmengen, die von diesen Systemen ausgehen, während die Planeten ihre Sterne umkreisen, kann Cheops eine erste Charakterisierung dieser Planeten durchführen – und so unser Verständnis darüber, wie sie entstehen und sich entwickeln, verbessern.
Der neue Fund betrifft einen sogenannten „ultraheißen Jupiter“ mit dem Namen WASP-189 b. Heiße Jupiter sind, wie ihre Bezeichnung schon verrät, gigantische Gasplaneten, die dem Jupiter in unserem Sonnensystem ähneln. Allerdings umkreisen sie ihren jeweiligen Heimatstern in viel geringerer Entfernung, wodurch sie extreme Temperaturen aufweisen.
WASP-189 b umkreist seinen Stern 20 Mal näher als die Erde die Sonne. Für einen kompletten Umlauf benötigt er lediglich 2,7 Tage. Sein Heimatstern ist größer und über 2.000 Grad heißer als die Sonne, weshalb er scheinbar blau glüht. „Wir wissen nur von einer Handvoll Planeten, die um so heiße Sterne herum kreisen. Dazu ist dieses System mit Abstand das hellste uns bekannte“, sagt Monika Lendl von der Universität Genf in der Schweiz, Hauptautorin der neuen Studie. „Außerdem ist WASP-189 b der hellste heiße Jupiter, den wir beobachten können, während er sich vor oder hinter seinem Stern befindet. Das macht das gesamte System extrem faszinierend.“
Zuerst haben Lendl und ihre Kollegen Cheops genutzt, um WASP-189 b bei einer Okkultation, also dabei zu beobachten, wie der Planet hinter seinem Heimatstern vorbeizieht. „Da der Planet so hell ist, nimmt die Lichtmenge dieses Systems tatsächlich spürbar ab, wenn er kurz aus dem Blickfeld verschwindet“, erklärt Lendl. „Wir haben diese Beobachtung genutzt, um die Helligkeit des Planeten zu bestimmen und konnten seine Temperatur auf glühend heiße 3200 °C einschränken.“
Dies macht WASP-189 b zu einem der heißesten und extremsten Planeten, was ihn damit von sämtlichen Planeten des Sonnensystems unterscheidet. Bei so hohen Temperaturen schmelzen sogar Metalle wie Eisen und werden zu Gas. Damit ist der Planet zweifelsohne unbewohnbar.
Als Nächstes beobachtete Cheops WASP-189 b dabei, wie er vor seinem Stern vorbeizog, also einen sogenannten Transit. Transite können Aufschluss über die Größe, Form und die Umlaufbahn eines Planeten geben – so auch bei WASP-189 b, für den festgestellt wurde, dass er größer ist als erwartet. Sein Radius ist fast 1,6 Mal so groß wie der des Jupiters.
„Wir haben auch herausgefunden, dass der Stern selbst sehr interessant ist. Er hat keine vollkommen perfekte runde Form, sondern ist größer und gleichzeitig kälter am Äquator als an den Polen, wodurch die Pole des Sterns heller erscheinen“, fährt Lendl fort. „Er dreht sich so schnell um sich selbst, dass er am Äquator nach außen gezogen wird! Zu dieser Asymmetrie kommt hinzu, dass der Orbit von WASP-189 b geneigt ist – er umkreist den Stern nicht an dessen Äquator, sondern näher an den Polen.“
Solch eine geneigte Umlaufbahn fügt dem Rätsel um die Entstehung heißer Jupiter ein weiteres Fragezeichen hinzu. Damit die Umlaufbahn eines Planeten eine derartige Neigung aufweist, muss dieser weiter außerhalb entstanden und dann nach innen gedrückt worden sein. Man geht davon aus, dass solch ein Prozess entsteht, wenn mehrere Planeten innerhalb eines Systems um ihre Positionen rangeln oder wenn ein äußerer Einfluss, zum Beispiel ein anderer Stern, das System stört und die Gasgiganten so in Richtung ihres jeweiligen Sterns und auf sehr kurze, stark geneigte Orbits drückt. „Da wir mit Cheops eine solche Neigung gemessen haben, liegt es nahe, dass WASP-189 b in der Vergangenheit derartigen Interaktionen ausgesetzt war“, fügt Lendl hinzu.
Lendl und ihre Kollegen haben Cheops hochpräzise Beobachtungen und optischen Fähigkeiten genutzt, um die Geheimnisse von WASP-189 b zu lüften. Cheops hat im Januar dieses Jahres „seine Augen aufgeschlagen“ und im April den regulären wissenschaftlichen Betrieb aufgenommen. Seitdem trägt Cheops dazu bei, unser Wissen über Exoplaneten und den nahe gelegenen Kosmos zu verbessern.
„Die ersten Ergebnisse von Cheops sind wahnsinnig aufregend und beweisen eindeutig, dass die Mission hält, was wir uns von ihr in Sachen Präzision und Leistung versprochen haben“, sagt Kate Isaak, ESA-Projektwissenschaftlerin für Cheops.
In den vergangenen 25 Jahren wurden Tausende Exoplaneten entdeckt. Die allermeisten von ihnen haben keine jeweilige Entsprechung in unserem Sonnensystem. Derzeitige und zukünftige vom Boden durchgeführte Beobachtungen und Weltraummissionen werden diese Anzahl noch erheblich erhöhen.
„Cheops spielt eine einzigartige Rolle bei der genaueren Untersuchung von solchen Exoplaneten“, so Isaak weiter. „Das Weltraumteleskop wird nach Transiten von Planeten, die von der Erde aus entdeckt worden sind, suchen und, wo immer möglich, die Größen der Planeten genauer messen, von denen bereits bekannt ist, dass sie vor ihren Heimatsternen vorbeiziehen. Indem wir mit Cheops Exoplaneten in ihren Umlaufbahnen verfolgen, können wir eine erste Charakterisierung ihrer Atmosphären durchführen und das Vorhandensein etwaiger Wolken sowie ihrer Eigenschaften bestimmen.“
In den nächsten Jahren wird Cheops Hunderte bekannter Planeten auf ihren Orbits um ihre hellen Heimatsterne verfolgen und dafür auf die Erfahrung mit WASP-189 b aufbauen und sie erweitern. Die Mission ist die erste einer Serie von drei ESA-Wissenschaftsmissionen zum Auffinden und Charakterisieren von Exoplaneten. Darüber hinaus birgt sie ein erhebliches Potenzial für weitere Entdeckungen – vom Identifizieren von primären Zielen für zukünftige Missionen, die die Atmosphären von Exoplaneten untersuchen werden, bis hin zum Suchen nach neuen Planeten und extrasolaren Monden.
„Cheops wird nicht nur unser Wissen über Exoplaneten vertiefen“, sagt Isaak, „sondern auch das Wissen über unseren Heimatplaneten, unser Sonnensystem und die weitere kosmische Umgebung.“
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