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Einem internationalen Forschungsteam mit Beteiligung der Universität Genf ist erstmals der Nachweis unterschiedlicher Kohlenstoffisotope in der Gashülle eines Exoplaneten gelungen. Wie das Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg am Mittwoch mitteilte, stiessen die Forschenden dabei auf einen ungewöhnlich hohen Anteil von Kohlenstoff-13 in der Atmosphäre eines rund 300 Lichtjahre entfernten Exoplaneten im Sternbild Fliege. TYC 8998-760-1 b, ein Gasriese, hat etwa die 14-fache Masse des Jupiters und ist annähernd doppelt so gross wie dieser.
Um die Isotope nachzuweisen, analysierten die Wissenschaftler das Licht, das durch die Atmosphäre dieses Planeten zu uns gelangt, wenn er auf seiner Umlaufbahn – von der Erde aus gesehen – vor seiner Sonne durchzieht. Verschiedene Elemente in der Atmosphäre absorbieren Strahlung in unterschiedlicher Farbe. Das gilt ähnlich auch für Isotope – daher lässt sich anhand des Lichtspektrums feststellen, welche Isotope in der Atmosphäre vorkommen.
Das Lichtspektrum untersuchten die Forscher um Yapeng Zhang von der niederländischen Universität Leiden mit dem «Very Large Telescope» der Europäischen Weltraumagentur Esa in Chile. Von ihren Ergebnissen berichten sie im Fachmagazin «Nature».
Laut ihren Messungen kommt das Kohlenstoffisotop 13 in der Hülle des fernen Gasriesen etwa doppelt so oft vor wie in unserem Sonnensystem. Sie schliessen daraus, dass der Planet in viel grösserer Entfernung zu seinem Mutterstern entstand. Er umkreist ihn in einem Abstand, der etwa der 150-fachen Entfernung der Erde zur Sonne entspricht.
Hintergrund sind die komplexen Prozesse bei der Planetenbildung. So geht das Team davon aus, dass sich Kohlenstoff-13 dabei möglicherweise in Form von Kohlenmonoxid-Eis anreicherte. Dieses friert allerdings erst ab einer bestimmten Entfernung aus den sogenannten protoplanetaren Staub- und Gasscheiben aus, die junge Sterne umkreisen und später deren Planetensysteme bilden.
Die Planeten unseres Sonnensystems entstanden dabei laut den Studienautoren alle innerhalb dieser Grenze, die auch als CO-Schneelinie bekannt ist. Dies könnte erklären, dass sie weit weniger Eis mit einem hohen Anteil von Kohlenstoff-13 einsammelten als der grosse Exoplanet.
Dieser wurde übrigens erst vor zwei Jahren entdeckt – von Alexander Bohn, einem Doktoranden der Universität Leiden. Bohn ist Mitglied des internationalen Forschungsteams, das nun die Isotope nachweisen konnte.
Der Nachweis von Isotopen ist für die Astronomen ein Meilenstein, weil er eine neue Möglichkeit darstellt, etwas über diese weit entfernten Exoplaneten in Erfahrung zu bringen. Ignas Snellen, Astronomie-Professor an der Universität Leiden, drückt es so aus:
(dhr/sda/afp)