Stellen Sie sich eine Welt vor, die größer als Jupiter, aber kleiner als ein Stern ist – ein Ort, der an der verschwommenen Grenze zwischen Planet und Himmelsofen existiert. Dies ist das Reich der Braunen Zwerge, Objekte, deren rätselhafte Natur seit langem Astronomen fasziniert. Dank des James-Webb-Weltraumteleskops (JWST) haben Wissenschaftler jetzt atemberaubende Details der Wettermuster auf einem solch faszinierenden Planeten eingefangen: SIMP 0136, einem „Schurkenplaneten“, der im Sternbild Fische treibt, etwa 20 Lichtjahre von der Erde entfernt.
SIMP 0136 ist kein gewöhnlicher Wanderer. Mit einer Masse, die dreizehnmal so groß ist wie die von Jupiter, ist er zu schwer, um wie ein Stern eine dauerhafte Kernfusion auszulösen, aber es fehlt ihm die Vertrautheit mit einer Muttersonne, die einen echten Planeten ausmacht. Dieses kosmische mittlere Kind hat sich wahrscheinlich vor Milliarden von Jahren wie ein Miniaturstern gebildet, ist aber seitdem abgekühlt und verblasst. Seine Isolation von jeglichem Sternenlicht macht es zu einem beispiellosen Labor für die Untersuchung von Gasriesenatmosphären ohne verwirrende Sterninterferenzen.
Blick durch fremde Wolken
Mithilfe des in Kanada gebauten Near-Infrared Imager and Slitless Spectrograph (NIRISS) von JWST beobachtete das Forschungsteam SIMP 0136 während einer vollständigen Rotation – nur 2,4 Stunden. Durch die sorgfältige Analyse der Helligkeitsverschiebungen des Objekts bei verschiedenen Infrarotwellenlängen konnten sie drei verschiedene atmosphärische Schichten entdecken, die den Planeten umhüllen. Jede Schicht beherbergt Wolken aus unterschiedlichen Materialien wie Forsterit (ein in Gesteinen vorkommendes Mineral) und Eisen, jeweils mit unterschiedlichen Temperaturen und chemischen Zusammensetzungen.
„Wir vermuten, dass dies eine Welt ist, die von kleinen Flecken verschiedener Wolken bedeckt ist – vielleicht bestehen einige aus heißerem Gestein, andere aus kälterem, und alle wirbeln in unterschiedlicher Anordnung“, erklärt Roman Akhmetshyn, Hauptautor der im Astrophysical Journal veröffentlichten Studie und Masterstudent an der McGill University.
Der auffälligste Befund? Hinweise auf eine Nord-Süd-Asymmetrie. Das bedeutet, dass zukünftige Versuche, diese außerirdischen Atmosphären zu kartieren, über einfache zweidimensionale Karten hinausgehen und sowohl Längen- als auch Breitengrade einbeziehen müssen.
Eine chaotische Atmosphäre enthüllt
Um die Komplexität noch weiter zu steigern, stellten die Forscher fest, dass kein einzelnes Atmosphärenmodell die beobachteten Daten von SIMP 0136 genau reproduzieren konnte. Nur eine Kombination mehrerer Modelle erfasste das komplexe Verhalten. Dies deutet stark darauf hin, dass Braune Zwerge wie SIMP 0136 turbulente und sich ständig ändernde Wettermuster aufweisen – ähnlich den Jupiterbändern, aber auf Steroiden –, bestehend aus wild wirbelnden Wolken, unvorhersehbaren Temperaturen und schnellen atmosphärischen Veränderungen.
Ein Fenster in ferne Welten
Diese bahnbrechende Arbeit des JWST eröffnet ein neues Kapitel in der Erforschung von Exoplaneten – Planeten außerhalb unseres eigenen Sonnensystems. Das Verständnis der chaotischen Atmosphäre dieser fernen Welten kann dazu beitragen, unsere Interpretation von Signalen weiter entfernter Exoplaneten zu verfeinern, deren Wettermuster möglicherweise Hinweise auf ihre potenzielle Bewohnbarkeit geben. Während JWST seine Himmelsdurchmusterungen fortsetzt, erwarten Wissenschaftler sehnsüchtig noch umfangreichere Daten, die nicht nur Temperaturen und Wolken, sondern auch Windmuster und chemische Kreisläufe auf diesen fremden Welten kartieren. Diese Reise in die unsichtbaren Bereiche des Weltraums verspricht eine Fülle von Entdeckungen über die unglaubliche Vielfalt der Planetenatmosphären im gesamten Universum.
