Erstmals regenbogenartiger "Glory-Effekt" auf fernem Planeten beobachtet

Zum ersten Mal wurden bunte, regenbogenartige, konzentrische Lichtkreise auf einem Planeten außerhalb unseres Sonnensystems entdeckt. Das Phänomen ist als Gloria bekannt. Was sind sie und warum treten sie auf?

Regenbogenartiger "Glory-Effekt" auf fernem Planeten gesehen — Künstlerische Darstellung des Glanzes des Exoplaneten WASP-76b. Jeder Glanz ist einzigartig, abhängig von der Zusammensetzung der Atmosphäre des Planeten und den Farben des Sternenlichts, das auf ihn scheint. WASP-76 ist ein gelber und weißer Hauptreihenstern wie unser eigener, aber verschiedene Sterne erzeugen einen Glanz mit unterschiedlichen Farben und Mustern. Kredit: ESA.

Dieses Phänomen, das an einen Regenbogen erinnert, ist als "Glory-Effekt" bekannt und tritt nur unter bestimmten Bedingungen auf: wenn das Licht von Wolken reflektiert wird, die aus einer vollkommen gleichförmigen, aber bisher unbekannten Substanz bestehen.

Der Effekt entsteht, wenn Licht durch eine schmale Öffnung, zum Beispiel zwischen Wassertröpfchen in Nebelwolken, hindurchtritt und das Licht beugt oder krümmt und Ringmuster erzeugt.

Wahrhaft einzigartig

Die Astronomen glauben, dass das Phänomen in der Atmosphäre des etwa 637 Lichtjahre entfernten ultraheißen Gasriesen WASP-76b entsteht. weniger massereich als der Gasriese, aber fast doppelt so groß, da er durch intensive Strahlung "aufgeblasen" wird.

Beobachtungen des CHEOPS-Satelliten der Europäischen Weltraumorganisation legen nahe, dass die "Herrlichkeit" in der Zone zwischen der extremen Hitze und dem Licht der sonnenbeschienenen Seite des Exoplaneten und der unendlichen Nacht seiner dunklen Seite auftreten könnte.

Der "Glory-Effekt" tritt auf der Erde häufig auf, wurde aber bisher nur einmal auf einem anderen Planeten beobachtet: auf der Venus; sollte er sich bestätigen, würde er mehr über die Natur dieses geheimnisvollen Planeten verraten.

"Wir haben diese konzentrischen, bunten Ringe noch nie zuvor auf einem extrasolaren Körper gesehen", erklärt Thomas Wilson von der University of Warwick, Mitautor der Studie in Astronomy & Astrophysics. "Dieseerste exoplanetare Herrlichkeit würde, wenn sie durch zukünftige Studien bestätigt wird, WASP-76b zu einem wirklich einzigartigen Körper machen und uns ein wunderbares Werkzeug geben, um die Atmosphären entfernter Exoplaneten zu verstehen und wie bewohnbar sie sein könnten.

Besondere Bedingungen

"Es gibt einen Grund, warum die Glorie noch nie außerhalb unseres Sonnensystems gesehen wurde: Sie erfordert sehr eigenartige Bedingungen", sagt Hauptautor Olivier Demangeon vom Portugal Institut für Astrophysik und Weltraumwissenschaften. "Zuallererst braucht man Atmosphärenteilchen, die fast perfekt kugelförmig, völlig gleichmäßig und stabil genug sind, um lange Zeit beobachtet werden zu können. Der Stern in der Nähe des Planeten muss direkt auf ihn scheinen, und der Beobachter muss sich in der richtigen Position befinden.

WASP-76b wurde 2013 als eine einzigartige "höllische Umgebung" entdeckt. Eine Seite des Planeten ist ständig der Sonne zugewandt und erreicht eine Temperatur von 2.400°C, die alle Elemente schmelzen und verdampfen lassen würde, die auf der Erde Gestein bilden würden. Die andere Seite ist kühler und immer dunkel; hier würden diese Elemente kondensieren und Eisenwolken bilden, aus denen geschmolzener Eisenregen tropft.

Die offensichtliche Asymmetrie hat die Wissenschaftler verblüfft. Die Beobachtungen, die Cheops über drei Jahre hinweg gemacht hat, deuten auf eine überraschende Zunahme der Lichtmenge hin, die vom östlichen Terminator des Planeten, der Grenze zwischen Tag und Nacht, ausgesendet wird, was den Wissenschaftlern erlaubt, den Ursprung des Signals zu bestimmen.

"Dies ist das erste Mal, dass eine solch abrupte Veränderung der Helligkeit eines Exoplaneten entdeckt wurde", fügt Demangeon hinzu. "Diese Entdeckung veranlasst uns zu der Hypothese, dass diese unerwartete Helligkeit durch eine starke, lokalisierte, richtungsabhängige Reflexion verursacht werden könnte: den Glory-Effekt.

Offizielle Bestätigung der Herrlichkeit könnte vom James Webb Space Telescope (JWST) der NASA kommen, sagen die Wissenschaftler. Diese Bestätigung würde darauf hindeuten, dass die Temperatur der Atmosphäre von WASP-76b im Laufe der Zeit stabil sein sollte, was das Vorhandensein von Wolken aus perfekt kugelförmigen Wassertröpfchen ermöglicht, die für die Bildung der Glorie entscheidend sind.

Gloria versus Arcoiris

Obwohl der Glory-Effekt regenbogenähnliche Muster erzeugt, sind sie nicht dasselbe. Regenbögen entstehen, wenn Sonnenlicht durch Medien mit unterschiedlicher Dichte, von Luft bis Wasser, fällt. Dadurch wird das Licht gebeugt oder gebrochen, wobei die verschiedenen Wellenlängen unterschiedlich stark gebeugt werden, so dass sich weißes Licht in verschiedene Farben aufspaltet und der bekannte Kreisbogen eines Regenbogens entsteht.

Bei der Entstehung einer Glorie dringt das Licht durch eine enge Öffnung, zum Beispiel durch Nebel oder Wassertröpfchen in Wolken. Der Lichtweg wird gebeugt, wobei oft konzentrische Farbringe entstehen, und die Interferenz zwischen den Lichtwellen erzeugt helle und dunkle Ringmuster.

Quellenhinweis:

O.D.S. Demangeon et al, (2024) Asymmetry in the upper atmosphere of the ultra-hot Jupiter WASP-76 b, Astronomy & Astrophysics.