Obwohl es noch keine regulären Wettervorhersagen für Epsilon Indi Ab gibt, haben Experten vor kurzem einen vorläufigen Wetterbericht des James Webb Space Telescope (JWST) erstellt, der auch Wassereiswolken zu enthalten scheint. Das Ergebnis ist mit einer gewissen Unsicherheit behaftet, was verzeihlich ist, wenn man weiß, dass Epsilon Indi Ab 12 Lichtjahre von der Erde entfernt ist.
Einer der Hauptgründe für den Bau des JWST war die Untersuchung der Zusammensetzung der Atmosphären von Exoplaneten (Planeten außerhalb des Sonnensystems). Dies ist nach wie vor eine Herausforderung, und die meisten Beobachtungen können gemacht werden, wenn diese Planeten vor ihren Sternen vorbeiziehen und wir die Auswirkungen der Atmosphäre auf das Licht sehen können, das durch den Stern fällt. Da jedoch nur ein winziger Teil des Sternenlichts die Atmosphäre eines Himmelskörpers durchdringt, ist der Prozess äußerst komplex.
Elisabeth Matthews vom Max-Planck-Institut für Astronomie leitet ein Team, das einen alternativen Ansatz versucht auf kalten Planeten wie dem Jupiter. Einer davon ist Epsilon Indi Ab, wo sie Anzeichen gefunden haben, die ihrer Meinung nach auf das Vorhandensein von Wassereiswolken hinweisen.
"JWST wird es uns endlich ermöglichen, Planeten, die denen unseres Sonnensystems ähneln, im Detail zu untersuchen. Wären wir Außerirdische, die die Sonne aus mehreren Lichtjahren Entfernung betrachten, wäre ein Instrument wie das James Webb das erste Teleskop, mit dem wir Jupiter im Detail studieren könnten. Aber um die Erde im Detail zu studieren, bräuchten wir viel fortschrittlichere Teleskope", sagt Matthews.
Die meisten Planeten, die bisher im Detail untersucht wurden, kreisen nahe an ihren Sternen und sind daher sehr heiß, so dass sie für die Suche nach erdähnlichen atmosphärischen Merkmalen ungeeignet sind. Epsilon Indi Ab befindet sich um einen Stern des Typs K im Epsilon Indi-System, das auch zwei braune Zwerge enthält. Er ist etwa so weit von seinem Stern entfernt wie Uranus von der Sonne.
Wenn er so alt wäre wie unser Sonnensystem, wäre der Planet extrem kalt. Er ist jedoch jung genug und seine Masse ist groß genug, dass er den größten Teil der Wärme, die er während seiner Entstehung erzeugt hat, behält. Seine tatsächliche Temperatur bleibt ungewiss, dürfte aber bei etwa 0 °C liegen. "Dieser Planet hat eine deutlich größere Masse als der Jupiter - die neue Forschung schätzt ihn auf 7,6 Jupitermassen -, aber sein Durchmesser entspricht in etwa dem seines Verwandten im Sonnensystem", sagt Doktorand Bhavesh Rajpoot.
Nachdem sie das Licht von Epsilon Indi herausgefiltert und Filter verwendet hatten, die Licht bei 10,6 und 11,3 μm einfangen, analysierten die Forscher auch die relativ starke Infrarotstrahlung, die von der Hitze von Epsilon Indi Ab stammt. Jupiters Wolken bestehen größtenteils aus Ammoniakkristallen, die 10,6 μm Licht absorbieren, und das Team erwartete, dass die Zusammensetzung von Epsilon Indi Ab ähnlich ist. Der 10,6-μm-Filter zeigte zwar etwas Ammoniak, aber nicht so viel wie erwartet. Nach einer erneuten Überprüfung mit dem 11,3 μm-Filter sind Matthews et al. der Meinung, dass etwas die Ammoniakemissionen unterdrückt. In Verbindung mit dem schwachen Licht, das von Epsilon Indi Ab zwischen 3 und 5 μm gemessen wurde, ist die wahrscheinlichste Erklärung für die Daten das Vorhandensein von erdähnlichen Wassereiswolken, sagen die Forscher.
Die meisten Atmosphärenmodelle für Exoplaneten ignorieren Wolken, weil sie das Bild so kompliziert machen. Ihr Fehlen ist zwar plausibel, aber bei ähnlichen Planeten muss man sie in die Analyse einbeziehen, betonen die Experten.
"Das ist ein großartiges Problem und zeigt, welche Fortschritte wir mit JWST gemacht haben", sagt James Mang, Doktorand an der University of Texas. "Was früher unmöglich schien, ist jetzt möglich und erlaubt uns, die Struktur dieser Atmosphären zu untersuchen, einschließlich des Vorhandenseins von Wolken. Dies offenbart neue Schichten der Komplexität, die unsere Modelle nun zu erfassen beginnen, und öffnet den Weg für eine noch detailliertere Charakterisierung dieser kalten, fernen Welten."
Die Theoretiker werden noch viel zu tun haben, denn es wird erwartet, dass das Weltraumteleskop Nancy Grace Roman noch besser in der Lage sein wird, Spuren von Wassereiswolken in den Atmosphären von Planeten zu entdecken. Wenn dies der Fall ist, könnte es bald eine Fülle von Möglichkeiten für die komplexe Modellierung von Atmosphären geben.
