Ein Exoplanet mit der Masse des Jupiters, der einen Pulsar in 7,8 Stunden umkreist, zeigt eine außergewöhnliche Zusammensetzung. Der Planet, bekannt als PSR J2322-2650b, befindet sich in einer Entfernung von etwa 2.050 Lichtjahren und wird durch die Gezeitenkräfte des Pulsars in eine zitronenförmige Gestalt gezogen. Beobachtungen mit dem James Webb Space Telescope (JWST) haben eine Atmosphäre dominiert von Helium und freiem Kohlenstoff offenbart, während Wasser, Methan und Kohlendioxid nicht nachweisbar waren.
Atmosphärische Zusammensetzung und Modelle
Das JWST detektierte Moleküle aus zwei und drei Kohlenstoffatomen (C2 und C3) im Infrarotspektrum des Planeten. Diese Beobachtungen deuten auf eine Atmosphäre hin, die von Helium und kohlenstoffhaltigen Wolken geprägt ist. Modelle, die zur Erklärung des Spektrums und der Lichtkurve verwendet wurden, legen nahe, dass im Inneren des Planeten Diamanten und Rußwolken existieren könnten. Die extrem kohlenstoffreiche und sauerstoffarme Zusammensetzung lässt sich weder durch die übliche Entstehung von Riesenplaneten noch durch die Überreste eines entkleideten Sterns erklären.
Die Entfernung des Systems wurde ursprünglich auf etwa 750 Lichtjahre geschätzt, aber neuere Radiomessungen haben diese auf 2.050 Lichtjahre korrigiert. Diese Distanz ist entscheidend, da sie die Umrechnung der gemessenen Strahlungsleistung in die tatsächliche Helligkeit und Temperatur des Planeten ermöglicht.
Beobachtungen und Interpretationen
Das JWST konnte den Planeten detailliert untersuchen, da der Pulsar selbst im infraroten Spektrum kaum Licht emittiert. Dies ermöglichte eine klare Messung der Emissionen des Planeten während eines gesamten Umlaufs. Die Beobachtungen wurden sowohl mit niedriger als auch mit höherer spektraler Auflösung durchgeführt, wobei die Kohlenstoffsignale mit der Orbitalgeschwindigkeit des Planeten korrelierten. Dies bestätigte, dass die Absorptionen tatsächlich vom Planeten stammten und nicht von anderen Quellen.
Die Detektion von molekularem Kohlenstoff ist ein direktes Ergebnis der atmosphärischen Analyse. Helium hingegen wurde nicht direkt nachgewiesen, sondern durch Modelle abgeleitet, die eine heliumdominierte Atmosphäre mit geringen Mengen an molekularem Kohlenstoff und einer Schicht aus Graphitstaub reproduzieren konnten. Diese Modelle zeigen ein Verhältnis von Kohlenstoff zu Sauerstoff von mehr als 100:1 und von Kohlenstoff zu Stickstoff von mehr als 10.000:1.
Die zitronenförmige Gestalt des Planeten ist das Ergebnis von Gezeitenmodellen, die auf der Grundlage der Infrarotlichtkurve erstellt wurden. Der Planet befindet sich so nah am Pulsar, dass die Gravitationskräfte ihn stark verformen. Obwohl das JWST keine direkte Abbildung dieser Form liefern konnte, stimmen die Modelle mit den Beobachtungen überein.
- Quelle: JWST-Beobachtungen und Modelle von PSR J2322-2650b
- Entfernungskorrektur basierend auf Radiomessungen