Eine Herrlichkeit, die zum ersten Mal in einer Welt jenseits des Sonnensystems entdeckt wurde

Glorienscheine wie Regenbögen werden auf der Erde oft beobachtet, vor allem von Flugzeugen aus oder von Bergsteigern auf Berggipfeln, aber nur einer wurde auf einem anderen Planeten, der Venus, gefunden. Der Orbiter Venus Express, ebenfalls von der ESA, entdeckte ihn 2011 70 Kilometer über der Planetenoberfläche. Es war etwa 1.200 Kilometer breit.

Daten von Cheops und anderen NASA- und ESA-Teleskopen wie TESS, Hubble und Spitzer deuten darauf hin, dass zwischen der unerträglichen Hitze und dem Licht der sonnenbeschienenen Seite des Exoplaneten WASP-76b und der endlosen Nacht seiner dunklen Seite möglicherweise der erste extrasolare Glanz liegt. „Es gibt einen Grund, warum ein Stern noch nie zuvor außerhalb unseres Sonnensystems gesehen wurde: Er erfordert ganz besondere Bedingungen“, erklärt Olivier Demangeon, Astronom am Institut für Astrophysik und Weltraumwissenschaften Portugals und Hauptautor der in der Zeitschrift veröffentlichten Studie „Astronomie und Astrophysik“.

„Zuallererst braucht man atmosphärische Partikel, die nahezu perfekt kugelförmig, völlig gleichmäßig und stabil genug sind, um über einen langen Zeitraum beobachtet zu werden.“ Der Stern in der Nähe des Planeten muss direkt auf ihn strahlen, wobei der Beobachter – in diesem Fall Cheops – die richtige Ausrichtung hat“, fügt er hinzu.

Wenn dies bestätigt wird, wäre dieser erste exoplanetare Glanz ein wunderbares Werkzeug, um mehr über den Planeten und den Stern zu erfahren, der ihn gebildet hat.

„Was wichtig ist, ist das unglaubliche Ausmaß dessen, was wir beobachten“, sagt Matthew Standing, ein ESA-Forscher, der Exoplaneten untersucht. „WASP-76b ist mehrere hundert Lichtjahre entfernt: ein extrem heißer Gasriesenplanet, der wahrscheinlich geschmolzenes Eisen regnet.“ Trotz des Chaos scheinen wir potenzielle Zeichen des Ruhms entdeckt zu haben. „Es ist ein unglaublich schwaches Signal“, sagt er.

Ein aufgeblähter Planet

WASP-76b ist ein ultraheißer Planet ähnlich dem Jupiter. Obwohl es 10 % weniger massiv ist, verdoppelt es seine Größe fast. Der Exoplanet umkreist seinen Mutterstern zwölfmal näher als Merkur um unsere Sonne und ist durch intensive Strahlung „aufgeblasen“.

Seit seiner Entdeckung im Jahr 2013 ist WASP-76b Gegenstand intensiver Untersuchungen. Es ist eine Hölle. Eine Seite des Planeten ist immer der Sonne zugewandt und erreicht Temperaturen von 2.400 °C. Hier schmelzen und verdampfen Elemente, die auf der Erde Gesteine ​​bilden würden, um dann auf der etwas kühleren Nachtseite zu kondensieren und Wolken aus tropfendem Eisen zu erzeugen. Gusseisenregen.

Wissenschaftler waren jedoch verwirrt über eine offensichtliche Asymmetrie oder Instabilität in den äußersten Regionen des Exoplaneten, die beobachtet wurden, als er vor seinem Wirtsstern vorbeizog.

Cheops beobachtete intensiv, wie WASP-76b vor und um seinen sonnenähnlichen Stern herumflog. Nach 23 Beobachtungen über drei Jahre zeigten die Daten einen überraschenden Anstieg der Lichtmenge, die vom östlichen Rand des Planeten kommt, wo die Nacht auf den Tag trifft . Dadurch konnten Wissenschaftler den Ursprung des Signals entschlüsseln und eingrenzen.

„Es ist das erste Mal, dass eine so abrupte Änderung der Helligkeit eines Exoplaneten, seiner ‚Phasenkurve‘, nachgewiesen wurde“, bemerkt Olivier. Diese Entdeckung „führt uns zu der Hypothese, dass dieses unerwartete Leuchten durch eine starke, lokalisierte und anisotrope (richtungsabhängige) Reflexion verursacht werden könnte: den Glory-Effekt.“

Kugelförmige Tropfen

Während der Glory-Effekt regenbogenähnliche Muster erzeugt, sind die beiden nicht dasselbe. Regenbögen entstehen, wenn Sonnenlicht von einem Medium mit einer bestimmten Dichte in ein anderes mit einer anderen Dichte (z. B. von Luft zu Wasser) gelangt und dabei seinen Weg krümmt (bricht). Verschiedene Wellenlängen werden unterschiedlich stark gebogen, wodurch weißes Licht in seine verschiedenen Farben aufgespalten wird und der bekannte Kreisbogen eines Regenbogens entsteht.

Glorien hingegen entstehen, wenn Licht durch eine enge Öffnung fällt, beispielsweise zwischen Wassertropfen in Wolken oder Nebel. Auch hier wird der Weg des Lichts gebogen (in diesem Fall gebeugt), wodurch in den meisten Fällen konzentrische Farbringe entstehen, wobei durch Interferenzen zwischen den Lichtwellen Muster aus hellen und dunklen Ringen entstehen.

Die Bestätigung des Glory-Effekts würde das Vorhandensein von Wolken aus perfekt kugelförmigen Wassertröpfchen bedeuten, die mindestens drei Jahre überdauert haben oder ständig nachgefüllt werden. Damit solche Wolken bestehen bleiben, müsste auch die Temperatur der Atmosphäre über die Zeit stabil sein.

Die Fähigkeit, subtile Effekte so weit entfernt zu erkennen, wird Wissenschaftlern und Ingenieuren beibringen, andere kritische, aber schwer erkennbare Phänomene zu erkennen. Beispielsweise reflektiert Sonnenlicht von flüssigen Seen und Ozeanen, eine Voraussetzung für die Bewohnbarkeit.

„Es bedarf weiterer Beweise, um schlüssig sagen zu können, dass dieses faszinierende ‚Extralicht‘ ein seltener Glanz ist“, erklärt Theresa Lüftinger, Projektwissenschaftlerin für die bevorstehende Ariel-Mission der ESA. „Folgebeobachtungen mit dem NIRSPEC-Instrument an Bord des James-Webb-Weltraumteleskops der NASA/ESA/CSA könnten die Aufgabe erfüllen. Oder die nächste Ariel-Mission der ESA könnte ihre Präsenz demonstrieren. „Vielleicht finden wir auf anderen Exoplaneten sogar noch prächtigere, aufschlussreichere Farben.“