Erste Wasserwolken außerhalb des Sonnensystems

Brauner Zwerg mit Wassereis: Astronomen könnten die ersten echten Wasserwolken außerhalb unseres Sonnensystems entdeckt haben. Sie umgeben einen unserer nächsten Nachbarn im All, den nur 7,3 Lichtjahre entfernten Braunen Zwerg WISE J085510.83-071442.5. Während Wasserdampf in der Atmosphäre fremder Planeten häufiger vorkommt, ließen sich Wolken aus Wassereis oder Tröpfchen, wie sie in der Atmosphäre der Erde vorkommen, nicht nachweisen – bis jetzt.

Auf der Erde ist Wassereis nichts Ungewöhnliches: Es findet sich nicht nur in Gletschern und den Eiskappen der Pole, auch die hohen Wolken der Atmosphäre bestehen aus Eiskristallen. Und auch Wolken aus Wassertröpfchen sind in unserer Atmosphäre alltäglich. Außerhalb der Erde aber sind solche Wolken bisher kaum direkt beobachtet worden. Es gibt sie definitiv in der dünnen Atmosphäre des Mars, bei Jupiter und Saturn nimmt man ihre Existenz an, allerdings verdecken darüber liegende Ammoniakwolken den Blick.

Ähnlich mager sieht es bisher auch außerhalb unseres Sonnensystems aus: Wasserdampf wurde zwar schon häufiger in den Atmosphären extrasolarer Planeten nachgewiesen, Wasser- oder Wassereiswolken jedoch noch nicht. Jacqueline Faherty von der Carnegie Institution for Science in Washington und ihre Kollegen haben daher gezielt nach Wasserwolken um fremde Himmelskörper gesucht – und sich dabei einen der nächsten Nachbarn der Erde vorgenommen.

Ein eiskalter Brauner Zwerg

Erst vor wenigen Monaten hatten Astronomen um Kevin Luhman von der Pennsylvania State University nur knapp 7,3 Lichtjahre von der Erde entfernt den Braunen Zwerg WISE J085510.83-071442.5 entdeckt. Dieser gescheiterte Stern von der zehnfachen Masse des Jupiter ist damit das viertnächste Sternsystem in unserer Nachbarschaft. Das Besondere aber ist seine Temperatur: Auf ihm herrschen frostige minus 48 bis maximal minus 13 Grad Celsius. Das ist deutlich kälter als alle bisher bekannten Sternen und Braunen Zwerge.

Damit aber bietet der Braune Zwerg eigentlich optimale Bedingungen für Eiswolken: Er ist kalt, er liegt nahe genug, um ihn direkt beobachten zu können und er könnte durchaus Wasser besitzen. Weil der kalte Zwerg jedoch kaum Licht von sich gibt, ist es schwer, Details seiner Oberfläche oder Atmosphäre zu ermitteln. Das Licht ist zu schwach, um mit bestehenden Teleskopen die Spektrallinien auszuwerten, die normalerweise Aufschluss über die chemische Zusammensetzung eines Sterns oder Planeten verraten.

Indizien sprechen für Wasserwolken

„Ich wusste, dass das keine einfache Sache wird“, sagt Faherty. Für ihre Studie werteten die Astronomen 151 Nahinfrarot-Aufnahmen des Magellan Teleskops in Chile aus und kombinierten diese Daten mit chemischen Modellen möglicher Atmosphären. Wie sich zeigte, sprechen die ermittelten Infrarotwerte mit hoher Wahrscheinlichkeit für eine Atmosphäre, die von Wolken aus Wassereis und Sulfid durchsetzt ist.

„Dies ist damit der erste Kandidat außerhalb des Sonnensystems, der Wolken aus Wasser besitzen könnte“, konstatieren die Forscher. Eindeutig bestätigen lässt sich dies allerdings nur mit Hilfe von Spektralanalysen – und diese kann frühestens das James Webb Weltraumteleskop der NASA durchführen, das Ende des Jahrzehnts starten soll. (Astrophysical Journal Letters, in press; arXiv:1408.4671 )

(Science / arxiv, 27.08.2014 – NPO)