Das 2013 entdeckte Objekt GJ504b entzieht sich bisher eine klaren Einordnung: Ist dieser rund 57 Lichtjahre entfernte, auffallend pink gefärbte Himmelskörper ein Exoplanet oder aber ein Brauner Zwerg – und damit ein „gescheiterter Stern“? Für seine Planetennatur spricht, dass GJ504b einen sonnenähnlichen Stern umkreist und ungefähr so groß ist wie Jupiter. Andererseits liegt GJ504b mit rund 25 Jupitermassen deutlich über der Obergrenze für Planeten.
Grenzgänger zwischen Planet und Braunem Zwerg
Auch die bisher von irdischen Teleskopen ermittelten Spektraldaten zu diesem Himmelskörper waren uneindeutig: „Im Nahinfrarot ist GJ504b blauer als die meisten direkt abgebildeten Exoplaneten, aber röter als Braune Zwerge mit vergleichbaren Temperaturen und Helligkeiten“, erklären Aneesh Baburaj von der University of California in San Diego und seine Kollegen. Mit einer Temperatur von nur rund 290 Gad ist er für seine Größe zudem ungewöhnlich kalt. Das „Pink Planet“ getaufte Objekt liegt auch damit im Grenzbereich zwischen Planet und Braunem Zwerg.
Um das Rätsel um den „Pink Planet“ zu klären, haben Baburaj und sein Team den Grenzgänger nun mit dem hochauflösenden Nahinfrarotspektrometer NIRSpec des James-Webb-Weltraumtelekops ins Visier genommen. Ziel war es, die Elementzusammensetzung seiner Gashülle, die Temperatur, Oberflächenschwerkraft, Metallizität und sein mögliches Alter genauer zu bestimmen. Um die schwache Strahlung von GJ504b zu analysieren, entfernten die Astronomen das überstrahlende Licht des Zentralsterns durch spezielle Computerverfahren.
Der “Pink Planet” GJ504b umkreist einen sonnenähnlichen Stern in einer weiten Umlaufbahn. — © NASA/Goddard Space Flight Center; NOAJ
Reichlich Moleküle und merkwürdige Verhältnisse
„Als wir dann endlich das Spektrum erhielten, sah es schon auf den ersten Blick interessant aus“, berichtet Baburaj. Die spektralen Signaturen zeigten eine reiche Mischung von Elementen und Molekülen in der Atmosphäre des „Pink Planet“, darunter Wasser, Methan, Kohlendioxid, Kohlenmonoxid, Ammoniak und Schwefelwasserstoff. „Doch als wir dann tiefer in die Datenanalyse einstiegen, wurde uns klar, dass dieses Spektrum mit keinem anderen zuvor beobachteten vergleichbar war“, so Baburaj.
Der Grund für diese Beispiellosigkeit: Die Molekülverhältnisse in Atmosphären folgen bestimmten Gesetzmäßigkeiten, die unter anderem von Temperatur und Druck abhängen. Als die Astronomen ihre Werte in entsprechende Modelle einfügten, ergab dies für die Gashülle von GJ504b jedoch unrealistische Parameter. „Die anfänglichen Modelle für GJ504b gingen aber von einer klaren Atmosphäre ohne Wolken aus“, schreibt das Team. „Als wir jedoch die Simulationen mit Wolken durchführten, stimmten die Resultate mit dem überein, was wir von kalten Planeten kennen.“
Wolken aus Kaliumchlorid und Zinksulfid
Allerdings: Bei den Wolken des „Pink Planet“ handelt es sich nicht um Gebilde aus Wasserdampf oder anderen leicht flüchtigen Verbindungen. Stattdessen müssen die Wolken von GJ504b aus kondensierten Salzen bestehen. „Wir testeten drei verschiedene Arten von Wolken und die Salzwolken passten am besten zu den Werten. Sie dämpften die Signaturen der tiefer in der Gashülle verborgenen Moleküle. Das machte die Resultate physikalisch erklärbar“, sagt Baburaj. Konkret deuteten die Modellierungen auf Wolken aus Kaliumchlorid- und Zinksulfidkristallen hin.
Der rätselhafte „Pink Planet“ ist damit einer der ersten Himmelskörper, für den Wolken aus Salzen nachgewiesen wurden. Zwar wurde die Existenz solcher Salzwolken auf Exoplaneten schon vor mehr als 15 Jahren theoretisch vorhergesagt, aber erst GJ504b liefert den direkten Beleg dafür. „Es ist das erste Mal, dass solche Salzwolken entscheidend sind, um das Spektrum eines Objekts zu erklären“, erklärt Baburaj.
Größe von GJ504b im Vergleich zur Erde. — © NASA/Goddard Space Flight Center
Ist GJ504b ein Planet?
Die neuen Spektraldaten liefern jedoch auch wertvolle Hinweise auf die Natur dieses seltsamen Himmelskörpers. Denn durch sie konnten die Astronomen das Alter und den Anteil schwerer Elemente eingrenzen – astronomisch Metalle genannt. Demnach ist GJ504b mit 2,5 bis vier Milliarden Jahren schon relativ alt und hat eine gegenüber dem Sonnensystem deutlich erhöhte Metallizität.
Das Entscheidende daran: „Jüngste Studien legen nahe, dass eine atmosphärische Anreicherung von Metallen ein guter Anzeiger für eine planetenähnliche Bildung ist“, erklärt das Team. Anders als Sterne und Braune Zwerge, die durch den Kollaps kühler Gaswolken entstehen, bilden sich Planeten durch die allmähliche Ansammlung von Staub und anderen festen Bestandteilen. Diese Akkretion steht auch bei Gasriesen am Anfang ihrer Entwicklung. Erst wenn ihr fester Kern massereich genug ist, zieht seine Schwerkraft dann die dicke Gashülle an.
Es bleiben offene Fragen
Nach Ansicht der Astronomen spricht demnach einiges dafür, dass der „Pink Planet“ trotz seiner hohen Masse kein Brauner Zwerg, sondern ein echter Planet ist. „Allerdings können wir aufgrund großer Unsicherheiten bei einigen Metallizitätswerten nicht definitiv sagen, dass GJ504b wie ein Planet entstanden ist“, schreiben Baburaj und sein Team. Noch sei nicht auszuschließen, dass es sich bei diesem Himmelskörper doch um einen ungewöhnlichen Braunen Zwerg handele.
Um mehr Klarheit über die wahre Natur des pinkfarbenen Grenzgängers zu schaffen, sind nun weitere spektroskopische Analysen, beispielsweise im mittleren Infrarot und genauere Massenbestimmungen nötig, wie die Astronomen erklären. Solche Messungen könnten dann helfen, das Rätsel um GJ504b zu lösen.
Quelle: Aneesh Baburaj (University of California, San Diego) et al., The Astronomical Journal, 2026; doi: 10.3847/1538-3881/ae6919
