James-Webb-Weltraumteleskop entdeckt ersten Exoplaneten, TWA 7b

Das James Webb- Weltraumteleskop (JWST) hat seinen ersten Exoplaneten im nahen Universum entdeckt. Dabei kam eine vielversprechende Beobachtungsmethode zum Einsatz, die zur Erkennung von Planeten ähnlicher Größe wie die im Sonnensystem dient.

Seit 2022 hat das JWST von seinem Beobachtungsposten 1,5 Millionen Kilometer von der Erde entfernt zur Charakterisierung mehrerer Exoplaneten beigetragen. „Es hat enorm viel Zeit damit verbracht, Planeten zu beobachten, die noch nie zuvor abgebildet wurden“, erklärt die Astrophysikerin Anne-Marie Lagrange, Hauptautorin der am Mittwoch in Nature veröffentlichten Studie zu diesem Thema.

Die Übung wird dadurch erschwert, dass Exoplaneten „sehr dunkel sind, weil sie nicht heiß sind“, aber auch und vor allem dadurch, dass „wir vom Licht des Sterns geblendet werden, um den sie kreisen“, fügt dieser CNRS-Forscher am Labor für Instrumentierung und Forschung in der Astrophysik des Pariser Observatoriums hinzu.

Die Verteidigung von James Webb stützt sich auf seinen Koronographen, ein Instrument, das vom Phänomen einer Sonnenfinsternis inspiriert ist, indem es den Stern maskiert, um seine Umgebung besser sichtbar zu machen, und auf seinen MIRI-Spektrographen, der in der Lage ist, die unauffälligsten Sterne mithilfe von Infrarotsicht abzubilden.

Seine Nutzer richteten das Teleskop auf den Stern TWA 7, der sich in unserer Galaxie etwa hundert Lichtjahre von der Erde entfernt befindet – also in dessen sehr kleinen Vororten. Das Ziel, das ursprünglich vom Hubble-Teleskop entdeckt wurde, war aus zwei Gründen vielversprechend.

Erstens, weil es erst 6,4 Millionen Jahre alt ist und es daher sehr wahrscheinlich ist, dass sich in der es umgebenden Materiescheibe Planetenkörper bilden. Zweitens, weil das Teleskop diese protoplanetare Scheibe von oben betrachtet.

Seine Beobachtung mit dem SPHERE-Instrument des Very Large Telescope (VLT) in Chile ermöglichte die Unterscheidung von drei Ringen, die sich über eine Entfernung erstrecken, die mehr als hundertmal so groß ist wie die Entfernung zwischen Erde und Sonne.

Und genau im nackten Teil des zweiten Rings entdeckte das James-Webb-Instrument eine leuchtende „Quelle“, genannt TWA 7b. Nachdem die Astronomen die Möglichkeit ausgeschlossen hatten, dass es sich bei der Entdeckung um ein Objekt im Sonnensystem oder einer fernen Galaxie handelte, identifizierten sie ihn als einen kleinen, kalten Planeten mit einer zehnmal geringeren Masse als die bisher mit anderen Instrumenten abgebildeten.

Sie schätzen, dass seine Masse mit der des Saturn vergleichbar ist, eines Gasplaneten, der nur ein Drittel des Gewichts von Jupiter, dem Gasriesen und Schwergewicht unseres Sonnensystems, „wiegt“.

Mit dem James-Webb-Teleskop „haben wir unsere Erfassungskapazität um den Faktor zehn verringert“, erklärt Anne-Marie Lagrange, denn die „leichtesten“ Planeten, die bisher von der Erde aus abgebildet wurden, wogen etwa die dreifache Masse des Jupiters.

„Bei den meisten anderen abgebildeten Exoplaneten handelt es sich um sogenannte Super-Jupiter“, die über die acht- bis zwölffache Masse des Jupiters verfügen.

Diese Leistung ist umso interessanter, da Gesteinsplaneten wie die Erde oder der Mars im planetarischen Bestiarium eine deutlich geringere Masse aufweisen als Gasplaneten. Diese Gesteinsplaneten sind ein wichtiges Ziel für die Entdeckung potenziell bewohnbarer Welten.

Anne-Marie Lagrange machte keinen Hehl aus ihrer Freude darüber, „die leichtesten Planeten und vielleicht auch die Erde zu entdecken“. Sie fügte hinzu: „Wenn wir verstehen wollen, wie Planetensysteme entstehen, reicht es nicht aus, sehr massereiche oder weniger massereiche Planeten zu betrachten.“

Denn um letztlich feststellen zu können, ob unser Sonnensystem einzigartig ist oder nicht, müssen wir in der Lage sein, alle Arten von Planeten zu erkennen.

Astronomen glauben, dass JWST das Potenzial hat, Planeten mit noch geringerer Masse als TWA 7b zu entdecken und abzubilden.

Doch um Bilder von Welten ähnlicher Größe wie unserer aufnehmen zu können, werden künftige Instrumente wie das für 2028 erwartete Extremely Large Telescope (ELT) erforderlich sein.