Als Hubble im Jahr 2000 erstmals die atmosphärischen Bedingungen eines extrasolaren Planeten beobachtete, eröffnete sich das gesamte Untersuchungsgebiet. Jetzt hat Hubble die erste vorläufige Untersuchung der Atmosphäre erdgroßer, relativ nahe gelegener Welten durchgeführt und "Hinweise gefunden, die die Wahrscheinlichkeit der Bewohnbarkeit auf zwei Exoplaneten erhöhen", sagen die Forscher.
Die Planeten TRAPPIST-1b und TRAPPIST-1c wurden Anfang dieses Jahres entdeckt und sind ungefähr 40 Lichtjahre entfernt. Zum Zeitpunkt ihrer Entdeckung war nicht bekannt, ob es sich bei den Welten um Gasplaneten oder felsige Welten handelte. Hubbles jüngste Beobachtungen legen jedoch nahe, dass beide Planeten eine kompakte Atmosphäre haben, ähnlich der von felsigen Planeten wie Erde, Venus und Mars anstelle von dicken , geschwollene Atmosphären, ähnlich denen der Gasplaneten wie Jupiter.
„Jetzt können wir sagen, dass diese Planeten felsig sind. Die Frage ist nun, welche Atmosphäre haben sie? “ sagte Julien de Wit vom Massachusetts Institute of Technology, der ein Team von Wissenschaftlern leitete, um die Planeten im nahen Infrarotlicht mit Hubbles Weitfeldkamera 3 zu beobachten. „Zu den plausiblen Szenarien gehört so etwas wie Venus mit hohen, dicken Wolken und einer Atmosphäre dominiert von Kohlendioxid oder einer erdähnlichen Atmosphäre, die von Stickstoff und Sauerstoff dominiert wird, oder sogar so etwas wie Mars mit einer erschöpften Atmosphäre. Der nächste Schritt besteht darin, zu versuchen, all diese möglichen Szenarien, die für diese terrestrischen Planeten existieren, zu entwirren. “
Die Exoplaneten wurden ursprünglich vom TRAPPIST-Teleskop am La Silla-Observatorium der ESO in Chile entdeckt, das wie das Kepler-Teleskop nach Planetentransits sucht (TRAPPIST steht für Transiting Planets und Planetesimals Small Telescope) und dabei das Eintauchen eines Sternlichts von vor ihm vorbeiziehenden Planeten beobachtet davon aus der Sicht der Erde.
Der Stern TRAPPIST-1 ist ein ultrakühler Zwergstern und sehr klein und dunkel. TRAPPIST-1b vollendet eine Umlaufbahn um den Stern in nur 1,5 Tagen und TRAPPIST-1c in 2,4 Tagen, und die Planeten sind zwischen 20 und 100 Mal näher an ihrem Stern als die Erde an der Sonne. Beide sind gezeitengesperrt, wo eine Seite dieser Welten höllisch und unbewohnbar sein könnte, die Bedingungen jedoch eine begrenzte Region der Bewohnbarkeit auf der anderen Seite zulassen könnten. Aufgrund der Ohnmacht des Sterns glauben die Forscher, dass sich TRAPPIST-1c möglicherweise in der bewohnbaren Zone des Sterns befindet, in der sich bei moderaten Temperaturen flüssiges Wasser ansammeln könnte.
"Eine felsige Oberfläche ist ein guter Anfang für einen bewohnbaren Planeten, aber jedes Leben auf den TRAPPIST-1-Planeten wird es wahrscheinlich viel schwerer haben als das Leben auf der Erde", sagte Joanna Barstow, Astrophysikerin am University College London, die es nicht war an der Forschung beteiligt. "Natürlich sind unsere Vorstellungen von Bewohnbarkeit sehr eng, da wir bisher nur einen Planeten betrachten können, und das Leben könnte uns überraschen, indem es unter den von uns als unwahrscheinlich erachteten Bedingungen floriert."
Die Forscher verwendeten Spektroskopie, um das Licht zu dekodieren und Hinweise auf die chemische Zusammensetzung der Planetenatmosphäre zu geben. Während der Gehalt der Atmosphäre unbekannt ist und weitere Beobachtungen geplant sind, hat die niedrige Konzentration von Wasserstoff und Helium die Wissenschaftler über die Auswirkungen aufgeregt.
Das Team erkannte, dass ein seltener doppelter Transit stattfinden würde, wenn die beiden Planeten fast gleichzeitig vor ihrem Stern vorbeiziehen würden, aber sie wussten es nur zwei Wochen im Voraus. Sie nutzten die Gelegenheit und nutzten Hubbles Fähigkeit, kurzfristig Beobachtungen zu machen, und schrieben an einem Tag einen Vorschlag.
"Wir dachten, wir könnten vielleicht sehen, ob die Leute bei Hubble uns Zeit für diese Beobachtung geben würden. Deshalb haben wir den Vorschlag in weniger als 24 Stunden geschrieben, ihn verschickt und sofort überprüft", sagte de Wit. "Jetzt haben wir zum ersten Mal spektroskopische Beobachtungen eines doppelten Transits, wodurch wir gleichzeitig einen Einblick in die Atmosphäre beider Planeten erhalten."
Mit Hubble zeichnete das Team ein kombiniertes Transmissionsspektrum von TRAPPIST-1b und c auf, was bedeutet, dass als erster Planet und dann als anderer vor dem Stern gekreuzt die Wellenlängenänderungen gemessen werden konnten, wenn die Menge des Sternenlichts mit jedem eintauchte Transit.
"Die Daten erwiesen sich als makellos, absolut perfekt und die Beobachtungen waren die besten, die wir hätten erwarten können", sagt de Wit. "Die Kraft war sicherlich bei uns."
"Diese ersten Hubble-Beobachtungen sind ein vielversprechender erster Schritt, um mehr über diese nahe gelegenen Welten zu erfahren, ob sie felsig wie die Erde sein könnten und ob sie das Leben erhalten könnten", sagt Geoff Yoder, stellvertretender Administrator der NASA-Direktion für Wissenschaftsmission in Washington. "Dies ist eine aufregende Zeit für die NASA- und Exoplanetenforschung."
Quellen: MIT, NASA
