Es gibt News zu GJ1214b

Z.K. Berta et al. (Abstract)

These are the first published WFC3 observations of a transiting exoplanet atmosphere.

Full Paper

CfA Press Release

Observations by NASA's Hubble Space Telescope have added a new type of planet to the mix. By analyzing the previously discovered world GJ1214b, astronomer Zachory Berta (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics) and colleagues proved that it is a waterworld enshrouded by a thick, steamy atmosphere.

"GJ1214b is like no planet we know of," said Berta. "A huge fraction of its mass is made up of water."

Berta and his co-authors used Hubble's WFC3 instrument to study GJ1214b when it crossed in front of its host star. During such a transit, the star's light is filtered through the planet's atmosphere, giving clues to the mix of gases. They found the spectrum of GJ1214b to be featureless over a wide range of wavelengths, or colors. The atmospheric model most consistent with the Hubble data is a dense atmosphere of water vapor.

Since the planet's mass and size are known, astronomers can calculate the density, which works out to about 2 grams per cubic centimeter. Water has a density of 1 g/cm3, while Earth's average density is 5.5 g/cm3. This suggests that GJ1214b has much more water than Earth, and much less rock.
Theorists expect that GJ1214b formed farther out from its star, where water ice was plentiful, and migrated inward early in the system's history. In the process, it would have passed through the star's habitable zone. How long it lingered there is unknown.

GJ1214b is located in the direction of the constellation Ophiuchus, and just 40 light-years from Earth. Therefore, it's a prime candidate for study by the next-generation James Webb Space Telescope.

NASA - Hubble Press Release

February 21, 2012: Observations of the extrasolar planet GJ1214b by NASA's Hubble Space Telescope have come up with a new class of planet, a waterworld enshrouded by a thick, steamy atmosphere. It's smaller than Uranus but larger than Earth. A paper reporting these results has been accepted for publication in The Astrophysical Journal and is available online.

Spiegel: Neuer Planetentypus

Hallo,

vielen Dank für die, wie immer, sehr ausfürliche Information.
Im Paper wird geschrieben, dass das aufgenommene Spektrum über weite Frequenzbereiche unauffällig ist bzw. nichts zu sehen ist. Das abgebildete Spektrum geht ja nur über einen ganz kleinen Wellenlängenbereich. Ich würd gern wissen in welchem Berich gemessen wurde? Ganz naiv gefragt: ist es nicht möglich, mit einem der Weltraum-IR-Teleskope ein IR Absorbtionsspektrum der Atmosphäre aufzunehmen (Ich denke doch der M-Stern sollte ausreichende IR-Beleuchtung garantieren). So wäre es dann ein Einfaches, das Wasser zweifelsfrei nachzuweisen.

Gruß, Felix

Hallo Felix,

der Rote Zwerg hat nur 14. Größenklasse. Ich könnte mir denken, dass man da nicht so leicht brauchbare Spektren aufnehmen kann.

Hallo Felix, der Wellenlängenbereich reicht von 1.1 bis 1.7 μm, siehe Fig. 2, 9, 10, 11, und Table 4 in Z.K. Berta et al.

Here, we present a new transmission spectrum of GJ1214b spanning 1.1 to 1.7 μm, using the infrared slitless spectroscopy mode on the newly installed Wide Field Camera 3 (WFC3) aboard the Hubble Space Telescope (HST).


Naja, genau das wird ja hier gemacht und beschrieben, wenngleich in einem ziemlich engen Spektralbereich im nahen IR:

Our WFC3 observations directly probe the predicted strong 1.15 and 1.4 μm water absorption features in GJ1214b's atmosphere ...

Und in Fig. 12 werden die Hubble/WFC3 Ergebnisse zusammen mit ähnlichen Messungen von VLT, Spitzer, CFHT und Keck mit Modellrechnungen verglichen, wobei der spektrale Bereich dort von 0.6 bis 5 μm reicht. Die beiden dort gegenübergestellten Modellkurven beschreiben einmal eine Planetenatmosphäre mit 'solarer' Zusammensetzung, also im wesentlichen Wasserstoff (H2) und Helium (He), und zum anderen eine Atmosphäre aus Wasserdampf (H2O), wobei letztere von den Daten insgesamt klar favorisiert wird.

Inwieweit die Interpretation zwingend ist oder nicht, werden wohl erst zukünftige Messungen mit dem James Webb Space Telescope klären können ...

Gruß, Peter

Hallo Peter,

ich hatte vermutet, dass das abgebildete Spektrum nicht den gesammten gemessenen Bereich zeigt, daher die Frage. Das Script hab ich mir freilich kurz angesehen.

Verzeih mir, wenn ich Quatsch rede, bin Chemiker, nicht Astrophysiker. Aber wenn man die Messung ein wenig ins kurzwelligere ausgedehnt hätte, sollte man doch (theoretisch und im Idealfall)im Falle einer Wasser-Atmosphäre So etwas sehen.
Da ich jetzt sicher nicht der Erste bin, der sich das denkt, frage ich mich, welchen Grund es hat, dass nicht in diesem gesammten (aus meiner Chemiker-Sicht) relevanten Bereich gemessen wird.

Gruß, Felix

Hallo Felix,

das von Dir verlinkte NIST Transmissionsspektrum für Wasser liegt ja bei noch längeren Wellenlängen von 3 bis 25 μm, also außerhalb des von Hubble/WFC3 abgedeckten Infrarotbereichs:

WFC3 provides two imaging channels. The UVIS channel features a 4096 x 4096 pixel CCD focal plane with sensitivity from 200 to 1000 nm. Equipped with 47 filters and an ultraviolet grism, the UVIS channel provides unprecedented sensitivity and field of view in the near ultraviolet for HST. The IR channel features a 1014 x 1014 pixel HgCdTe focal plane covering 850 to 1700 nm. With 17 filters and 2 grisms, this provides HST with a powerful near infrared capability.

Mit dem verfügbaren Instrumentarium kann man also den Bereich zwischen 3 und 25 μm nicht abdecken. In der bereits erwähnten Fig. 12, die bis 5 μm reicht, gibt es zwar zwei Messpunkte von Spitzer bei 3.7 und 4.5 μm, aber auch die liegen gerade außerhalb des prominenten Minimums bei 3400 cm^-1 entsprechend λ ~ 3 μm.

Man muss wohl davon ausgehen, dass diese Detektoren nicht speziell für die Absorptionsbanden von Wasser ausgelegt worden sind ...

Gruß, Peter

Hallo Peter,

vielen Dank. Laut Wiki wird das JWST einen Bereich von 0,6µm bis 28µm abdecken. Da werden wir uns also tatsächlich noch bis 2018 (wenn es denn wahr wird) gedulden müssen.

Gruß, Felix