NASA entdeckt riesigen Methan-Gasriesen in der „Goldilocks"-Zone

Die Entdeckung ist ungewöhnlich, da Gasriesen normalerweise in extremen Umgebungen vorkommen. In unserem Sonnensystem sind Jupiter und Saturn eisig kalt, weil sie weit vom Stern entfernt umkreisen. Viele Gasriesen, die um andere Sterne entdeckt wurden, sind „heiße Jupiter", die extrem nah an ihren Sternen umkreisen und sich auf Tausende können.

TOI-199b ist anders. Wissenschaftler klassifizieren ihn als gemäßigten Gasriesen, eine Kategorie, die nur eine kleine Anzahl bekannter Welten umfasst. Forscher geben an, dass dies zum ersten Mal eine detaillierte Untersuchung der Atmosphäre eines dieser milderen Gasriesen darstellt.

Die Ergebnisse könnten Forschern dabei helfen, Computermodelle zu verbessern, die erklären, wie sich Planeten und Atmosphären im Laufe der Zeit bilden und verändern. Die Arbeit könnte zudem neue Hinweise auf atmosphärische Prozesse auf der Erde liefern.

Die und des Jet Propulsion Laboratory

Die und des Jet Propulsion Laboratory (JPL) des California Institute of Technology geleitete Forschung wurde am 20.

Mai im Astronomical Journal veröffentlicht. „Einer der Hauptvorteile ßerhalb unseres Sonnensystems, den Exoplaneten, besteht darin, dass viele verschiedene Planetentypen untersucht werden können – insbesondere solche, die wir im Sonnensystem nicht sehen –, um zu verstehen, wie sich planetare Systeme bilden und entwickeln," sagte Renyu Hu, Associate Professor für Astronomie und Astrophysik am Eberly College of Science der Penn State und Leiter des Forschungsteams.

Seit der Entdeckung des ersten Exoplaneten im Jahr 1992 durch ein Team, das Aleksander Wolszczan aus der Pennsylvania State University umfasste, haben Astronomen Tausende wenige große, gemäßigte Exoplaneten sind bekannt, und dies ist das erste Mal, dass wir die Atmosphäre eines solchen im Detail untersuchen können.

TOI-199b weist überraschend erdähnliche Temperaturen auf

TOI-199b weist überraschend erdähnliche Temperaturen auf TOI-199b umkreist einen Stern, der mehr als 330 Lichtjahre, und vollendet eine Umlaufbahn etwa alle. Die geschätzte Temperatur beträgt rund 175 Grad Fahrenheit.

Obwohl dies nach menschlichen Maßstäben immer noch extrem heiß ist, ist sie deutlich weniger intensiv als die Temperaturen, die bei heißen Jupitern vorkommen. Die Forscher stellten fest, dass ähnliche Temperaturen auch im Inneren Autos auf der Erde auftreten können.

Damit ist TOI-199b deutlich wärmer als die gefrorenen Gasriesen unseres Sonnensystems, aber deutlich kühler als die überhitzten Gasriesen, die häufig um andere Sterne untersucht werden.

Was die Studie zeigt

Wie Wissenschaftler Methan in der Atmosphäre nachwiesen Um die Atmosphäre 199b zu untersuchen, setzten Astronomen eine Methode ein, die als Transmissionsspektroskopie bekannt ist.

Bei dieser Technik wird gemessen, wie sich das Sternenlicht verändert, während es durch die Atmosphäre eines Planeten hindurchtritt, wenn der Planet aus vor seinem Stern vorbeizieht.

Das James-Webb-Weltraumteleskop (JWST) trennt das ankommende Sternenlicht in verschiedene Wellenlängen auf, ähnlich wie ein Prisma weißes Licht in ein Regenbogen-Spektrum zerlegt. „Wenn ein Planet vor einem Stern vorbeizieht, dringt ein Teil des Sternenlichts durch die Atmosphäre des Planeten und interagiert dort mit den Elementen und Molekülen in der Atmosphäre", sagte Aaron Bello-Arufe, Postdoktorand am Jet Propulsion Laboratory (JPL) und Erstautor der Studie.

Was die Studie zeigt

Spezifische Elemente absorbieren spezifische Lichtwellenlängen und erzeugen im vom James-Webb-Weltraumteleskop (JWST) detektierten Lichtspektrum einen Fingerabdruck, der die Zusammensetzung der Atmosphäre widerspiegelt. Die Forscher zeichneten zunächst etwa lang kontinuierliche Beobachtungen auf, um eine Referenzmessung des Sternenlichts zu erstellen.

Der Transit selbst dauerte rund sieben Stunden, was deutlich länger ist als die üblicherweise für heiße Jupiter beobachteten kürzeren Transite. Anschließend verglichen die Wissenschaftler das während des Transits aufgezeichnete Spektrum mit den Referenzbeobachtungen.

Die Unterschiede zeigten, welche Wellenlängen äre absorbiert wurden, was dem Team half, die chemische Zusammensetzung zu bestimmen.

Technik und Auswirkungen

Hinweise auf Methan, Ammoniak und Kohlendioxid: „Als wir die Spektren während des Transits mit der Referenzmessung verglichen, stellten wir fest, dass die Atmosphäre die Wellenlängen blockierte, die vom Methan absorbiert werden", sagte Bello-Arufe.

Modelle zur Zusammensetzung temperierter Gasriesen-Exoplaneten hatten vorhergesagt, dass diese Methan enthalten würden; daher ist es erfreulich, eine Bestätigung dafür zu erhalten, dass unsere Theorien zutreffend sind.

Die Beobachtungen deuten zudem darauf hin, dass Ammoniak und Kohlendioxid in der Atmosphäre vorhanden sein könnten. „Mit weiteren Beobachtungen dieses Planeten könnten wir die relative Häufigkeit dieser verschiedenen Gase in seiner Atmosphäre bestimmen", sagte Hu. „Dieses umfassendere Bild der Atmosphäre eines temperierten Gasriesen kann genutzt werden, um unsere Modelle zu verbessern und potenziell besser zu verstehen, wie Planeten und ihre Atmosphären entstehen und sich entwickeln, einschließlich der Erde.

Was die Studie zeigt

Der Erfolg dieser ersten Studie zur Atmosphäre eines temperierten Gasriesen gibt uns auch das Vertrauen, weitere Ressourcen und Beobachtungszeit für die Untersuchung anderer ähnlicher Planeten einzusetzen." Daraufhin können wir prüfen, ob dieser Planet einzigartig ist oder ob dieser Planetentyp gemeinsame Merkmale aufweist.

Referenz: „Methan auf dem gemäßigt temperierten Exoplaneten TOI-199 b", Renyu Hu, Mantas Zilinskas, Jeehyun Yang, Armen Tokadjian, Luis Welbanks, Guangwei Fu, Michael Greklek-McKeon, Mario Damiano, Jonathan Gomez Barrientos, Heather A. Knutson, David K. Sing und Xi Zhang, 20. Mai 2026, The Astronomical Journal.

DOI: 10.3847/1538-3881/ae4fba Zur Forschungsgruppe gehörten zudem Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Arizona State University, der Johns Hopkins University, des Carnegie Institution for Science, des California Institute of Technology und der University of California, Santa Cruz.

Die Studie wurde durch ein Stipendium des Space Telescope Science Institute.