Ein Lavaplanet, der nackter Fels sein müsste, wirft 74 % seines Sternenlichts zurück

Das James-Webb-Weltraumteleskop hat entdeckt, dass ein felsiger Planet, der von geschmolzenem Gestein bedeckt ist und seiner Sonne so nah ist, dass ein Jahr dort weniger als einen halben Erdtag dauert, Licht fast so gut reflektiert wie die Venus. Webb folgte dem Planeten fast auf seiner gesamten Umlaufbahn und sah, wie er den Großteil des auf ihn fallenden Sternenlichts zurückschickte, anstatt es zu absorbieren.

Das sollte nicht passieren. Lava ist dunkel, und von einer kleinen, felsigen Welt unter so starker Strahlung wurde erwartet, dass sie ihre Atmosphäre vor langer Zeit verloren hat – zurück bleibt eine schwarze, versengte Kugel. Ein heller Planet bedeutet, dass sich etwas über dem Magma befindet: eine dicke Atmosphäre, die wahrscheinlich reflektierende Wolken aus Gestein trägt, das von der Oberfläche verdampft ist.

Damit ist TOI-561 b einer der vielversprechendsten Fälle eines felsigen Planeten jenseits des Sonnensystems, der seine Atmosphäre behalten hat. JWST hat eine Reihe kleiner, felsiger Welten untersucht, die meisten davon um rote Zwergsterne, und meist nur nacktes Gestein gefunden. Hier scheint der Planet mit dem geringsten Anrecht auf eine Atmosphäre derjenige zu sein, der sie behalten hat.

Die Studie, geleitet von Samuel Boucher von der Université de Montréal mit Lisa Dang von der University of Waterloo als Projektleiterin, erscheint im Astronomical Journal. „Unsere Entdeckung stellt aktuelle Theorien in Frage“, sagte Co-Autorin Anjali Piette von der University of Birmingham. „Man würde erwarten, dass ein stark bestrahlter, felsiger Planet wie TOI-561 b seine Atmosphäre bereits vor Milliarden von Jahren verloren hätte.“

Wie Webb das Licht eines Planeten wog, den es nicht sehen kann

Webb kann TOI-561 b nicht fotografieren; der Planet geht im grellen Licht seines Sterns unter, der etwa 280 Lichtjahre entfernt im Sternbild Sextans liegt. Was das Teleskop tun kann, ist, die kombinierte Infrarotstrahlung von Stern und Planet mit extremer Präzision zu messen und zu beobachten, wie sich diese Strahlung verändert, während der Planet seine Bahn zieht.

Der Planet ist mit ziemlicher Sicherheit gebunden, mit einer Seite im permanenten Tageslicht und der anderen in ewiger Nacht. Während er umläuft, sieht Webb mehr von der heißen Tagseite, dann mehr von der Nachtseite. Wenn der Planet hinter dem Stern verschwindet, erlischt sein Licht, und die Größe dieses Abfalls gibt direkt die Leuchtkraft der Tagseite an. Dieses Auf und Ab über einen Umlauf hinweg wird als Phasenkurve bezeichnet.

Das Team richtete Webbs NIRSpec-Instrument etwa 37 Stunden lang ununterbrochen auf das System und deckte dabei fast vier Umläufe bei Infrarotwellenlängen zwischen etwa 3 und 5 Mikrometern ab. Die Tagseite des Planeten trägt nur wenige Dutzend Teile pro Million zum Licht des Sterns bei. Um diesen winzigen Anteil zu isolieren, modellierten die Forscher auch die Granulation – das langsame Aufwallungsmuster auf der Sternoberfläche, das dessen Helligkeit flackern lässt.

„Diese Technik, bekannt als Phasenkurve, hat gezeigt, dass der Planet eine beträchtliche Menge Licht von seinem Stern reflektiert und dass Wärme um den Planeten herum verteilt wird, anstatt nur auf der sonnenbeschienenen Seite zu bleiben“, sagte Dang. „Zusammen deuten diese Beobachtungen auf die Anwesenheit einer Atmosphäre hin.“

Warum die Zahlen nacktes Gestein ausschließen

Das Argument ist eine Energiebilanz. Ein dunkler, nackter Felsbrocken in dieser Entfernung, der alles absorbiert und keine Wärme auf seine Nachtseite transportiert, sollte eine Tagseite von nahezu 3.200 Kelvin haben, etwa 2.900 Grad Celsius. Webb maß auf der Tagseite etwa 2.050 Kelvin, nahe 1.780 Grad Celsius, und auf der Nachtseite ungefähr 1.090 Kelvin, rund 820 Grad Celsius. Nacktes Gestein hat keine Möglichkeit, seine ewige Nacht zu erwärmen.

Die Nachtseite ist immer noch nicht warm genug, um die fehlende Energie zu erklären, also muss der Großteil davon reflektiert werden, bevor er absorbiert wird. Aus dieser Bilanz leitet das Team eine Bond-Albedo – den Anteil des einfallenden Sternenlichts, den ein Planet zurück in den Weltraum schickt – von etwa 0,74 ab, mit einer Ungenauigkeit von etwa einem Zehntel. Die Venus, eingehüllt in Schwefelsäurewolken, liegt bei etwa 0,77, die Erde bei etwa 0,3 und der Mond bei etwa 0,1. Labortests zeigen, dass Lava ein schlechter Reflektor ist; was auch immer die Reflexion verursacht, ist nicht der Boden.

Ein Computermodell des Planetenklimas untermauerte dies. Das Team testete Atmosphären aus Wasserdampf, Wasser mit Kohlendioxid und nahezu reinem Sauerstoff bei Oberflächendrücken von bis zu 10 Bar, dem Zehnfachen des Erddrucks. Ein dunkler, nackter Fels ergab eine weitaus größere Phasenkurve als die beobachtete, während helle Atmosphären von 1 bis 10 Bar am nächsten kamen, unabhängig von der Gasmischung. Die Autoren vermuten, dass die tatsächliche Atmosphäre noch dicker ist, da die geringe Dichte des Planeten auf eine tiefe Hülle hindeutet und eine dünne Schicht Milliarden von Jahren dieser Strahlung nicht überleben würde.

Wolken aus dem Stoff, aus dem Sand ist

Die wahrscheinlichsten Reflektoren sind Wolken aus Silikatmineralien – der Familie, zu der Quarz und gewöhnlicher Sand gehören. Die Tagseite ist heiß genug, um Gestein aus dem Magmaozean zu verdampfen, und dort, wo die Luft abkühlt – nahe dem Rand der Tagseite – kann dieser Dampf zu Körnern aus Siliziumdioxid und Magnesiumsilikat kondensieren, die Licht bei den von Webb genutzten Wellenlängen sehr effizient streuen.

Das Team testete den extremsten Fall: einen Planeten, der nichts reflektiert und daher die heißestmögliche Tagseite hat. Selbst dann bildeten sich auf der Morgenseite Wolken, die allein für eine Bond-Albedo von etwa 0,24 sorgten. Das deutet auf eine Rückkopplung hin: Wolken kühlen die Tagseite, kühlere Luft lässt mehr Wolken entstehen, und der Planet wird noch heller. Indem sie das Licht abweisen, reduzieren die Wolken auch die Energie, die Gas ins All treibt, und wirken wie ein Sonnenschutz für die Atmosphäre selbst. Ein ähnlicher Effekt wurde für den heißen Neptun LTT 9779 b vorgeschlagen, einen der reflektierendsten bekannten Exoplaneten.

Was es nicht klärt

Niemand weiß, woraus die Atmosphäre besteht. Es könnte eine dichte Kohlendioxiddecke sein – eine viel heißere Venus – oder reich an Schwefeldioxid wie die Gase, die aus Jupiters Vulkanmond Io austreten. Die Klimamodelle passen auf wasserreiche und sauerstoffreiche Mischungen etwa gleich gut, und die Autoren verzichten darauf, eine Rangfolge aufzustellen.

Die beiden NIRSpec-Detektoren liefern zudem widersprüchliche Ergebnisse. Einer zeigt, dass der heißeste Punkt nach Westen verschoben ist, wo die Modelle ihn vorhersagen, der andere eine Nachtseite, die kälter ist als jedes Modell. Das Team sagt, dies könne auf übrig gebliebenes Sternenflackern, bekannte Driften in einem Detektor oder tatsächliche Unterschiede in Wolken oder Gasen in Abhängigkeit von der Wellenlänge zurückzuführen sein. Die Temperaturen beruhen auf einem schmalen Infrarotfenster, das den Höhepunkt des planetaren Glühens verfehlt, daher sind sie beste Schätzungen.

Das tiefgreifendste Problem ist, warum die Atmosphäre überhaupt existiert. Die Entweichungstheorie besagt, dass eine Supererde, die so stark bestrahlt wird, kahl gefegt sein sollte. Die Autoren nennen vier Auswege: Der Planet wurde gasreich geboren, als Mini-Neptun; schwere Sekundäratmosphären entweichen weitaus langsamer als leichte Wasserstoffatmosphären; der Planet entstand weiter außen und wanderte spät nach innen, nach der wildesten Jugend seines Sterns; oder Gase, die im geschmolzenen Inneren eingeschlossen sind, sickern wieder heraus – der Magmaozean wirkt wie ein planetenumspannender Vulkan. Mehr als einer dieser Faktoren könnte zutreffen.

Eine felsige Welt mit zu wenig Gestein

TOI-561 b ist der innerste von vier bekannten Planeten um einen Stern, der etwas kleiner und kühler als die Sonne und etwa 10 Milliarden Jahre alt ist – doppelt so alt wie die Sonne. Der Planet ist etwa 1,4-mal so breit und 2,2-mal so massereich wie die Erde, also weniger dicht als die Erde und als die meisten Planeten auf so engen Umlaufbahnen – ein früher Hinweis auf eine tiefe Schicht aus leichterem Material. Er umkreist seinen Stern etwa 35-mal näher als Merkur die Sonne, in etwa 10,7 Stunden, und erhält etwa das 4.700-fache des Sternenlichts, das die Erde abbekommt.

Häufige Fragen zu TOI-561 b

Was ist TOI-561 b?

Eine felsige Supererde etwa 280 Lichtjahre entfernt, ungefähr 1,4-mal so breit wie die Erde. Sie umkreist ihren Stern in etwa 10,7 Stunden, so nah, dass ihre Oberfläche vermutlich ein globaler Ozean aus Magma ist.

Hat TOI-561 b eine Atmosphäre?

Die Beweise sprechen dafür. Webb maß eine Tagseite, die weit kühler ist, als nacktes Gestein sein sollte, und eine warme Nachtseite, was zusammen eine dicke Atmosphäre erfordert, die Licht reflektiert und Wärme um den Planeten verteilt.

Kann ein Lavaplanet Wolken haben?

Wahrscheinlich. Auf TOI-561 b kann Gesteinsdampf aus dem Magmaozean zu Wolken aus Siliziumdioxid und Magnesiumsilikat kondensieren, wo die Luft auf der Tagseite abkühlt, und diese Wolken sind die führende Erklärung für seine Bond-Albedo von etwa 0,74.

Könnte irgendetwas auf TOI-561 b leben?

Nein. Mit einer Tagseite von nahezu 1.800 Grad Celsius und einer Oberfläche aus geschmolzenem Gestein liegt der Planet weit außerhalb jedes Bereichs, in dem Leben, wie wir es kennen, überleben könnte. Sein Wert liegt darin, was er darüber zeigt, wie felsige Planeten ihre Luft behalten oder verlieren.

Was als nächstes kommt

Dieselben Webb-Daten enthalten ein Transitspektrum – Sternenlicht, das durch die Atmosphäre gefiltert wurde, als der Planet vor seinem Stern vorbeizog –, das das Team in einem kommenden Artikel analysieren wird, um die Dicke, Zusammensetzung und Wolken der Atmosphäre zu untersuchen. Sie modellieren auch, wie sich Inneres und Atmosphäre gemeinsam entwickelt haben, um zu sehen, welcher Fluchtweg zutrifft.

Webb sammelte die Phasenkurve über zwei Tage im Mai 2024 im Rahmen des Beobachtungsprogramms 3860. Eine erste Analyse der Tagseite, geleitet von Johanna Teske von der Carnegie Institution for Science, wurde im Dezember 2025 angekündigt und ergab, dass der Planet für nacktes Gestein zu kühl ist. Die Arbeit zur Phasenkurve wurde am 29. September 2026 online veröffentlicht, und die University of Birmingham gab das Ergebnis am 26. Oktober 2026 bekannt.

Der entscheidende Test ist eine Phasenkurve mit Webbs MIRI-Instrument im mittleren Infrarotbereich, die die Temperaturen von Tag- und Nachtseite unabhängig voneinander bestimmen, weniger unter Sternenflackern leiden und das 15-Mikrometer-Band abdecken würde, in dem Kohlendioxid eine starke Signatur hinterlässt. „Die Beobachtung des Planeten bei längeren Wellenlängen mit JWST könnte uns Einblicke geben und helfen zu erklären, wie ein so heißer Planet Milliarden von Jahren lang eine Atmosphäre halten konnte“, sagte Dang.

Referenz: Boucher et al., „A Highly Reflective Atmosphere on the Lava World TOI-561b Revealed by JWST/NIRSpec Phase Curves,“ The Astronomical Journal, 2026. DOI: 10.3847/1538-3881/ae9763

Schlagwörter: Astronomie, James Webb Space Telescope, Exoplaneten, Exoplaneten-Atmosphären, Lavaplanet, Supererde