Höllische Riesenwelten mit skurrilen Merkmalen: Von den mittlerweile fast 5000 bekannten Exoplaneten werden etwa 300 der Kategorie der heißen Jupiter zugeordnet. Dabei handelt es sich um besonders große Gasplaneten, die ihre Zentralsterne auf sehr engen Bahnen umkreisen. Durch die Nähe heizt die Strahlung des Sterns diese Planeten teilweise auf bis zu einige tausend Grad Celsius auf. Besonders betroffen ist dabei allerdings nur eine Seite: Bei heißen Jupitern ist die Rotation durch Gezeitenkräfte an die Umlaufbahn um ihre Sterne gebunden: Eine Umrundung benötigt die gleiche Zeit, die der Planet braucht, um sich einmal um seine Achse zu drehen. Folglich herrscht auf einer Seite immer heißer Tag und auf der anderen eine vergleichsweise kühle ewige Nacht. Man kann sich vorstellen, dass dieses Ungleichgewicht buchstäblich für viel Wirbel in den Atmosphären der heißen Jupiter sorgt.
Der Untersuchung dieser exotischen Welten widmen sich die Forscher um Thomas Mikal-Evans vom Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg. In ihrem Visier stand dabei der etwa 855 Lichtjahre von uns entfernte heiße Jupiter WASP-121 b. Er besitzt einen fast doppelt so großen Durchmesser wie unser Jupiter und umkreist seinen Zentralstern extrem nah – er saust in nur 30 Stunden einmal um ihn herum. Seine Tagseite wird dabei geradezu geröstet. Auf der Nachtseite ist der Planet hingegen ständig auf den kalten und dunklen Weltraum ausgerichtet.
Tag- und Nachtseite im Blick
Informationen über die Merkmale beider Seiten haben die Wissenschaftler nun durch spektrale Analysen gewonnen, die auf Daten des Hubble-Weltraumteleskops der NASA basieren. „Um die gesamte Oberfläche von WASP-121 b zu untersuchen, haben wir mit Hubble Spektren während zweier kompletter Planetenumläufe aufgenommen“, erklärt Co-Autor David Sing von der Johns Hopkins University in Baltimore. Mit dieser Technik und unterstützt durch die Modellierung der Daten haben die Astronomen die obere Atmosphäre von WASP-121 b über den gesamten Planeten hinweg untersuchen können. Dadurch ergab sich ein umfassendes Bild davon, wie die Atmosphäre des Exoplaneten als globales System funktioniert.
Wie die Forscher berichten, ermöglichten die Ergebnisse dabei Rückschlüsse auf den Wasserkreislauf von WASP-121 b. Er unterscheidet sich demnach drastisch, von dem was wir kennen. Auf der Erde ändert das Wasser häufig seinen Aggregatzustand: Festes Eis schmilzt zu flüssigem Wasser, dieses verdampft zu Gas und kondensiert dann zu Tröpfchen, die Wolken bilden. Der Kreislauf schließt sich anschließend, wenn Regentropfen einstehen, die auf die Oberfläche herabregnen. Auf WASP-121 b ist der Wasserkreislauf hingegen von extremer Hitze geprägt: Auf der ewigen Tagseite erhitzt sich die obere Atmosphäre auf bis zu 3000 Grad Celsius, geht aus den Spektraldaten hervor. Dabei beginnt das Wasser zu glühen und viele der Moleküle zerfallen sogar in ihre atomaren Bestandteile, erklären die Forscher.
