Exojupiter: Unerwartete Wassereiswolken stellen bisherige Berechnungen zum fernen Gasgiganten infrage

Astronominnen und Astronomen haben die Atmosphäre eines massereichen Exoplaneten genauer untersucht. Der ferne Gasriese zeigt Anzeichen für Wolken aus Wassereis, die in bisherigen Berechnungen kaum berücksichtigt wurden. Im Mittelpunkt der Untersuchung steht der Planet Epsilon Indi Ab, ein Objekt, das Jupiter in vielerlei Hinsicht ähnelt.

Die Entdeckung stammt von einem Team unter Leitung von Elisabeth Matthews vom Max-Planck-Institut für Astronomie. Das Forschungsteam konnte den Planeten direkt sichtbar machen, indem es mithilfe des Mittelinfrarot-Instruments MIRI des James-Webb-Weltraumteleskops (JWST) das Licht des Zentralsterns ausblendete, sodass das schwache Leuchten des Planeten erfasst werden konnte.

Unserem Jupiter ähnlich

Mit Temperaturen zwischen etwa –70 und +20 Grad Celsius ist Epsilon Indi Ab zwar kühl, aber etwas wärmer als Jupiter. Die Wärme stammt vermutlich noch aus seiner Entstehungsphase.

Über die Infrarot-Wellenlängen konnten die Forschenden die chemischen Bestandteile der Atmosphäre ermitteln. Weil beim Jupiter die oberen Schichten der Atmosphäre von Ammoniakgas und Ammoniakwolken dominiert werden, dachten die Forschenden, dass Epsilon Indi Ab ebenfalls viel Ammoniakgas enthält – allerdings ohne Ammoniakwolken. Vergleichende Aufnahmen zeigten jedoch, dass weniger Ammoniak vorhanden ist als erwartet, was bisherige Annahmen zur dortigen Atmosphäre grundlegend infrage stellt.

Wolken aus Wassereis

Die plausibelste Erklärung dafür ist, dass es eine dichte, aber nicht geschlossene Decke aus Wassereiswolken gibt, ähnlich den höhergelegenen Zirruswolken in der Erdatmosphäre. Die Wassereiswolken auf Epsilon Indi Ab könnten theoretisch Teile der Atmosphäre verdecken und dadurch die Messungen beeinflussen. In vielen bisherigen Berechnungen wurden solche Wolken nicht berücksichtigt. Nimmt man sie mit dazu, macht das zwar die Simulationen erheblich komplizierter, scheint aber unabdingbar zu sein.

„Wir können die Struktur dieser Atmosphären untersuchen, einschließlich des Vorhandenseins von Wolken“, sagt Koautor James Mang von der University of Texas in Austin. „Das eröffnet eine neue Ebene der Komplexität, die unsere Modelle erst allmählich erfassen.“ Und das wiederum öffne die Tür zu einer noch detaillierteren Charakterisierung der kalten, fernen Welten.

Auf dem Weg zur zweiten Erde

Die Exoplanetenforschung will langfristig Hinweise auf Leben außerhalb unseres Sonnensystems finden, wobei sich das Feld in den vergangenen Jahrzehnten stark weiterentwickelt hat. Zunächst lag der Schwerpunkt darauf, möglichst viele Planeten nachzuweisen; es wurden indirekte Methoden eingesetzt, die Daten zu Masse und Größe, aber kaum Detailinformationen lieferten.

Mit der Inbetriebnahme des James-Webb-Weltraumteleskops (JWST) im Jahr 2022 wurde eine neue Ära eingeläutet, weil Forschende seitdem Atmosphären fremder Welten genau untersuchen und deren Zusammensetzung rekonstruieren können.

„Wären wir Außerirdische, mehrere Lichtjahre entfernt, und blickten in Richtung Sonne, wäre das JWST das erste Teleskop, mit dem wir den Planeten Jupiter detailliert untersuchen könnten“, sagt Elisabeth Matthews. Und weiter: „Um solche Untersuchungen auch an der Erde vornehmen zu können, bräuchten wir allerdings noch weitaus leistungsfähigere Teleskope.“

Die Forschenden hoffen, ihre Ergebnisse bald weiter überprüfen zu können. Ein künftiges Weltraumteleskop soll beispielsweise direkt reflektiertes Licht von Wolken messen. Bis dahin bleibt das James-Webb-Teleskop das wichtigste Werkzeug. Weitere Beobachtungen sind bereits geplant, um ähnliche Planeten noch genauer zu untersuchen.

Quellenhinweis:

Matthews, E. C., et al. (2026): 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.