(openPR) Ein Team aus Astronom*innen unter der Leitung von Elisabeth Matthews am Max-Planck-Institut f\u00fcr Astronomie (MPIA) hat eine Entdeckung gemacht, die die Grenzen vieler aktueller Modelle von Exoplanetenatmosph\u00e4ren aufzeigt: Wassereiswolken auf einem fernen, Jupiter-\u00e4hnlichen Exoplaneten namens Epsilon Indi Ab. Wie diese Beobachtungen durchgef\u00fchrt wurden, ist ein interessanter Schritt hin zum gro\u00dfen Fernziel der Exoplanetenforschung: der Entdeckung und Charakterisierung eines erd\u00e4hnlichen Exoplaneten.<\/p>\n
Schritt f\u00fcr Schritt zur zweiten Erde<\/p>\n
Die Exoplanetenforschung hat ein ehrgeiziges langfristiges Ziel: Irgendwann in den n\u00e4chsten Jahrzehnten hoffen Astronom*innen, Spuren von Leben auf einem Exoplaneten nachweisen zu k\u00f6nnen. Auf dem Weg dorthin hat die Forschung mehrere Phasen durchlaufen. In der ersten Forschungsphase, von 1995 bis etwa 2022, lag der Schwerpunkt der Forscher*innen darauf, immer mehr Exoplaneten zu entdecken: mit Hilfe indirekter Methoden, die Informationen \u00fcber die Massen einiger Exoplaneten, die Durchmesser anderer und in einigen F\u00e4llen Informationen sowohl \u00fcber die Masse als auch den Durchmesser lieferten.<\/p>\n
Mit der Inbetriebnahme des James-Webb-Weltraumteleskops (JWST) im Jahr 2022 begann die zweite Phase: Ab jetzt standen f\u00fcr eine betr\u00e4chtliche Anzahl von Planeten hochwertige, detaillierte Informationen \u00fcber ihre Atmosph\u00e4ren zur Verf\u00fcgung, und die Forscher*innen begannen, die Eigenschaften dieser Atmosph\u00e4ren detailliert zu rekonstruieren. Die realistische Suche nach Leben auf Exoplaneten ist in diesem Stadium noch mindestens eine weitere Stufe entfernt und d\u00fcrfte die n\u00e4chste Generation von Weltraumteleskopen erfordern.<\/p>\n
In der jetzt ver\u00f6ffentlichten Studie probieren Astronom*innen einige Aspekte der Untersuchungsmethoden jener n\u00e4chste Stufe aus \u2013 allerdings noch nicht f\u00fcr einen Planeten wie die Erde. Elisabeth Matthews, die Hauptautorin der Studie, sagt: \u201eDas JWST erm\u00f6glicht es uns endlich, Planeten, die denen im Sonnensystem \u00e4hneln, im Detail zu untersuchen. W\u00e4ren wir Au\u00dferirdische, mehrere Lichtjahre entfernt, und blickten in Richtung Sonne, w\u00e4re das JWST das erste Teleskop, mit dem wir den Planeten Jupiter detailliert untersuchen k\u00f6nnten. Um solche Untersuchungen auch an der Erde vornehmen zu k\u00f6nnen, br\u00e4uchten wir allerdings noch weitaus leistungsf\u00e4higere Teleskope.\u201c<\/p>\n
Einen Exo-Jupiter im Blick<\/p>\n
Doch so beeindruckend die Ergebnisse des JWST zu den Atmosph\u00e4ren von Exoplaneten im generell sind \u2013 bei echten Jupiter-Analoga erwies sich die Erforschung als schwierig. So gut wie alle bisher mit dem JWST untersuchten Gasriesen sind ungleich hei\u00dfer als Jupiter. Das hat System: Die g\u00e4ngigste Methode zur Untersuchung von Exoplanetenatmosph\u00e4ren setzt voraus, dass der Planet aus der Perspektive irdischer Beobachter*innen direkt vor seinem Stern vorbeizieht. Die Wahrscheinlichkeit f\u00fcr diese Konstellation ist deutlich h\u00f6her, wenn ein Planet n\u00e4her an seinem Stern liegt. Das wiederum macht solch einen Planeten naturgem\u00e4\u00df vergleichsweise hei\u00df. Die neue Studie von Elisabeth Matthews und ihren Kolleg*innen nutzt eine andere Methode. Damit konnten die Forschenden ein echtes Jupiter-Analogon so genau untersuchen wie nie zuvor \u2013 mit einem \u00fcberraschenden Ergebnis!<\/p>\n
Matthews und ihre Kollegen nutzten das Mittelinfrarot-Instrument MIRI des JWST, um den Planeten Epsilon Indi Ab direkt abzubilden. Den \u00fcblichen Konventionen f\u00fcr Exoplaneten-Bezeichnungen nach handelt es sich dabei um den ersten um den Stern Epsilon Indi A im s\u00fcdlichen Sternbild Indus entdeckten Planeten. Bhavesh Rajpoot, Doktorand am Max-Planck-Institut f\u00fcr Astronomie, der an der Studie mitgearbeitet hat, sagt: \u201eDieser Planet hat eine deutlich gr\u00f6\u00dfere Masse als Jupiter \u2013 in unserer Studie kommen wir auf 7,6 Jupitermassen \u2013, aber der Durchmesser entspricht in etwa dem seines Verwandten im Sonnensystem.\u201c
Ein massereicherer, geringf\u00fcgig w\u00e4rmerer Jupiter<\/p>\n
Epsilon Indi Ab ist etwa viermal so weit von seinem Zentralstern entfernt wie Jupiter von der Sonne. Der Stern Epsilon Indi A selbst ist etwas weniger massereich und weniger hei\u00df als unsere Sonne. Dadurch ist die Oberfl\u00e4chentemperatur von Epsilon Indi Ab mit etwa 200 bis 300 Kelvin (zwischen \u201370 und +20 Grad Celsius) vergleichsweise niedrig. Allerdings liegt Epsilon Indi Ab damit ein wenig oberhalb der Oberfl\u00e4chentemperatur von Jupiter (140 K). Der Grund daf\u00fcr ist Restw\u00e4rme aus der Entstehungsphase des Planeten. In den n\u00e4chsten Milliarden von Jahren wird Epsilon Indi Ab weiter abk\u00fchlen und irgendwann dann auch k\u00fchler sein als Jupiter.<\/p>\n
Die Astronom*innen nutzten den Koronografen des MIRI-Instruments, um das Licht des Zentralsterns auszublenden. Das Sternenlicht w\u00fcrde sonst das viel schw\u00e4chere Licht des Planeten \u00fcberstrahlen. Anschlie\u00dfend fertigten sie eine Aufnahme durch ein ganz bestimmtes Filter an, n\u00e4mlich bei 11,3 \u03bcm. Diese Wellenl\u00e4nge liegt knapp au\u00dferhalb des Bereichs nahe 10,6 \u03bcm, dessen Licht f\u00fcr Ammoniakmolek\u00fcle NH3 charakteristisch ist. Bilder bei 10,6 \u03bcm hatten Matthews und ihr Team bereits im Jahr 2024 aufgenommen. Der Vergleich erm\u00f6glichte es den Astronom*innen, die Menge des vorhandenen Ammoniaks abzusch\u00e4tzen. (\u00dcbrigens wurden sowohl die mechanischen Filterr\u00e4der, die Koronograf und Filter vor der MIRI-Kamera positionieren, am MPIA konstruiert \u2013 einer der deutschen Beitr\u00e4ge zum JWST.)<\/p>\n
\u00dcberraschende Hinweise auf Wolken<\/p>\n
Beim Jupiter werden die oberen Schichten der Atmosph\u00e4re, die in Beobachtungen sichtbar sind, von Ammoniakgas und Ammoniakwolken dominiert. Aufgrund seiner Eigenschaften ging man davon aus, dass Epsilon Indi Ab ebenfalls riesige Mengen an Ammoniakgas enth\u00e4lt, wenn auch keine Ammoniakwolken. \u00dcberraschenderweise wies der beschriebene Aufnahmen-Vergleich nun aber auf eine geringere Menge von Ammoniak hin als erwartet. Die beste Erkl\u00e4rung, die Matthews und ihre Kolleg*innen f\u00fcr diesen Mangel fanden, war das Vorhandensein dichter, wenn auch l\u00fcckenhafter Wassereiswolken, \u00e4hnlich den hochgelegenen Zirruswolken in der Erdatmosph\u00e4re \u2013 eine unerwartete Komplikation!<\/p>\n
Bei der Interpretation solcher Beobachtungen vergleichen Astronom*innen ihre Daten mit Simulationen entsprechender Planetenatmosph\u00e4ren. Doch die meisten ver\u00f6ffentlichten Modelle lassen Wolken komplett au\u00dfen vor. Wolken mit einzubeziehen, macht die Rechnungen n\u00e4mlich deutlich komplizierter. Die neuen Messungen legen nun aber nahe, dass ein vern\u00fcnftiger Vergleich ohne simulierte Wolken gar nicht m\u00f6glich ist! James Mang (University of Texas at Austin), Koautor der Studie, sagt: \u201eDiese Art von Problem ist immens spannend, und zeugt von den immensen Fortschritten, die wir dank des JWST machen. Was einst au\u00dfer Reichweite unserer Beobachtungen schien, ist nun in greifbare N\u00e4he ger\u00fcckt. Wir k\u00f6nnen die Struktur dieser Atmosph\u00e4ren untersuchen, einschlie\u00dflich des Vorhandenseins von Wolken. Das er\u00f6ffnet eine neue Ebene der Komplexit\u00e4t, die unsere Modelle erst allm\u00e4hlich erfassen. Und es \u00f6ffnet die T\u00fcr zu einer noch detaillierteren Charakterisierung dieser kalten, fernen Welten.\u201c<\/p>\n
Eine Chance f\u00fcr das Nancy-Grace-Roman-Weltraumteleskop<\/p>\n
In wichtiger Hinsicht haben die Astronom*innen Gl\u00fcck. Bald d\u00fcrfte sich n\u00e4mlich eine Gelegenheit bieten, stark reflektierende Wassereiswolken anhand ihres reflektierten Lichts zu beobachten: Das Nancy-Grace-Roman-Weltraumteleskop der NASA, dessen Start f\u00fcr 2026\u20132027 geplant ist und bei dem auch das MPIA als Partner beteiligt ist, sollte f\u00fcr genau diese Art von Beobachtung geeignet sein. Bis es soweit ist, haben Matthews und ihre Kolleg*innen erst einmal weitere Beobachtungszeit mit dem JWST beantragt, um zus\u00e4tzliche kalte-Jupiter-Analoga ins Visier zu nehmen. Und w\u00e4hrend Matthews und andere Astronom*innen mehr \u00fcber kalte Exo-Jupiter lernen, legen sie mit ihren Beobachtungstechniken den Grundstein daf\u00fcr, dass zuk\u00fcnftige Beobachter*innen \u2013 wenn alles gut geht \u2013 auf der Suche nach Leben erd\u00e4hnliche Planeten ins Visier nehmen k\u00f6nnen.<\/p>\n
Hintergrundinformationen<\/p>\n
Die hier beschriebenen Ergebnisse wurden ver\u00f6ffentlicht als E. C. Matthews et al., \u201eA second visit to Eps Ind Ab with JWST: new photometry confirms ammonia and suggests thick clouds in the exoplanet atmosphere of the closest super-Jupiter\u201c in der Fachzeitschrift Astrophysical Journal Letters.<\/p>\n
Die beteiligten MPIA-Forscher*innen sind Elisabeth Matthews und Bhavesh Rajpoot in Zusammenarbeit mit James Mang und Caroline Morley (University of Texas at Austin), Aarynn Carter und Mathilde M\u00e2lin (Space Telescope Science Institute) und weiteren Wissenschaftler*innen.<\/p>\n
Eine erste Fassung der deutschen Version dieser Pressemitteilung wurde mit dem \u00dcbersetzungsprogramm DeepL erstellt.<\/p>\n
Medienkontakt<\/p>\n
Markus P\u00f6ssel
Leitung Presse- und \u00d6ffentlichkeitsarbeit
Max-Planck-Institut f\u00fcr Astronomie
Heidelberg, Deutschland
Tel.: +49 (0)6221 528-261
E-Mail: <\/p>\n
wissenschaftliche Ansprechpartner:
Elisabeth Matthews
Max-Planck-Institut f\u00fcr Astronomie
Heidelberg, Deutschland
Tel.: +49 (0)6221 528-102
E-Mail: <\/p>\n
Originalpublikation:
Elisabeth C. Matthews et al.,
A second visit to Eps Ind Ab with JWST: new photometry confirms ammonia and suggests thick clouds in the exoplanet atmosphere of the closest super-Jupiter,
Astrophysical Journal Letters (2026)
https:\/\/arxiv.org\/abs\/2603.08780<\/p>\n
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