Der gut erdgroße Felsplanet GJ 357 b strahlt mehr Wärme ab, als nackter Fels oder eine Atmosphäre erklären können. Nicht einmal der Sonnensturm am Messtag taugt als Ausrede.
Der Felsplanet GJ 357 b, nur wenig größer als die Erde, strahlt auf seiner Tagseite deutlich mehr Wärme ab, als er nach den gängigen Modellen dürfte.
Selbst ein pechschwarzer, luftloser Fels, der das Maximum an Sternenlicht aufnimmt, käme nicht auf den Wert, den das James-Webb-Weltraumteleskop gemessen hat, und auch keine der durchgerechneten Atmosphären passt dazu.
Ein Team um Merlin Zgraggen von der Universität Bern und der ETH Zürich hat dafür beobachtet, wie der Planet hinter seinem Stern verschwindet, und die Daten mehrfach unabhängig geprüft, weil die Messung ausgerechnet in einen heftigen Sonnensturm fiel.
Ob Lavafelder, ein besonderes Gestein oder eine ungewöhnliche Atmosphäre dahinterstecken, sollen nun weitere Beobachtungen klären.
Webb prüft, ob heiße Felsplaneten Luft haben
Rote Zwerge, also kleine und kühle Sterne, sind die dankbarsten Ziele, um erdgroße Planeten zu untersuchen. Weil diese Sterne so klein sind, fällt ein Planet neben ihnen stärker ins Gewicht, und sein Signal lässt sich leichter messen.
Gleichzeitig senden rote Zwerge viel energiereiche Strahlung aus, die die Lufthülle eines nahen Planeten über lange Zeiträume ins All treiben kann.
Ob solche Welten überhaupt eine Atmosphäre behalten, untersucht das Webb-Programm „Hot Rocks Survey“, indem es die Tagseiten mehrerer heißer Felsplaneten vermisst.
Die meisten bisher untersuchten Kandidaten wirken dabei wie nackter, dunkler Fels.
Warum GJ 357 b schwer zu durchschauen ist
GJ 357 b umkreist einen roten Zwerg in unserer kosmischen Nachbarschaft, und zwar so eng, dass ein Jahr dort nur wenige Tage dauert.
Frühere Webb-Beobachtungen haben das Sternlicht untersucht, das beim Vorbeiziehen des Planeten durch dessen Randzone scheint, und keine Spuren von Gas gefunden.
Eine dicke Hülle aus Wasserstoff scheidet damit aus. Eine dünne Atmosphäre aus schwereren Gasen wie Kohlendioxid oder Wasserdampf wäre dagegen kaum zu erkennen, weil sich schwere Gase eng an den Boden schmiegen und das durchscheinende Licht nur wenig verändern.
Um mehr zu erfahren, muss man die Wärme des Planeten selbst messen, obwohl er neben seinem Stern nur ein winziges Glimmen ist.
Wie das Team die Wärme des Planeten gemessen hat
Zgraggen und seine Kolleginnen und Kollegen aus Europa, Nordamerika und Australien nutzten dafür MIRI, die Infrarotkamera des Webb-Teleskops, die Wärmestrahlung statt sichtbaren Lichts einfängt.
Sie machten sich zunutze, dass GJ 357 b bei jedem Umlauf einmal hinter seinem Stern verschwindet.
Vergleicht man, wie viel Wärmestrahlung das System vor und während dieses Verschwindens aussendet, bleibt als Differenz genau das Glühen der Tagseite übrig.
Die Studie ist bislang ein Preprint, also noch nicht von unabhängigen Fachleuten begutachtet, und bei der Fachzeitschrift Astronomy & Astrophysics eingereicht.
Ein Sonnensturm als erster Verdächtiger
Als der Planet hinter dem Stern verschwand, fiel die Helligkeit deutlich stärker ab als erwartet.
Weil dabei genau das Licht des Planeten fehlt, hieß das, dass GJ 357 b mehr Wärme abstrahlt, als er sollte.
Der naheliegende Verdacht richtete sich zunächst auf die Messung selbst. Die Beobachtung fand im Mai 2024 statt, ausgerechnet an dem Tag, an dem jener Sonnensturm seinen Höhepunkt erreichte, der auch in Deutschland Polarlichter an den Himmel brachte.
Tatsächlich zählte das Team auf dem Kamerachip fast zehnmal so viele plötzliche Ausreißer wie bei den anderen Planeten des Programms, also winzige Sprünge in einzelnen Bildpunkten.
Die Forschenden filterten diese Störungen deshalb unterschiedlich streng heraus und ersetzten die auffälligsten Bildpunkte probeweise ganz.
Zusätzlich werteten zwei Gruppen innerhalb des Teams die Rohdaten völlig getrennt aus, mit eigener Software und eigenen Entscheidungen.
Auch ein zweiter Verdacht wurde geprüft, denn die gängigen Modelle dafür, wie hell der Stern im Infrarot leuchtet, liegen leicht daneben. Doch keine dieser Varianten ließ den Überschuss verschwinden.
Warum weder nackter Fels noch Atmosphäre zur Messung passen
Rechnet man die gemessene Wärmestrahlung in eine Temperatur um, glüht die Tagseite von GJ 357 b mit rund 650 Grad Celsius, fast heiß genug, um Aluminium zu schmelzen.
Erwartet hatten die Forschenden höchstens gut 400 Grad.
Schon dieser Wert beschreibt einen Extremfall, nämlich einen pechschwarzen Fels ohne Luft, der jedes bisschen Sternenlicht schluckt und die Wärme nicht zur Nachtseite weiterleiten kann.
Eine Atmosphäre macht es nicht besser, denn Luft verteilt Wärme normalerweise um den Planeten, und Gase wie Kohlendioxid schirmen den heißen Boden eher ab.
„Das Ergebnis ist robust gegenüber unterschiedlichen Entscheidungen bei der Datenaufbereitung“, schreibt das Team in seiner Studie.
Lava, besonderes Gestein oder eine ungewöhnliche Atmosphäre
Die Autorinnen und Autoren bringen drei Erklärungen ins Spiel.
Webb hat nur in einem schmalen Ausschnitt des Infrarots gemessen, und die Umrechnung in eine Temperatur setzt voraus, dass der Planet in allen Wellenlängen gleichmäßig strahlt.
Gestein tut das nicht, und wenn die Oberfläche gerade im gemessenen Bereich besonders kräftig leuchtet, wirkt der Planet heißer, als er ist.
Denkbar sind auch echte Hitzeinseln wie Lavafelder, wie man sie vom vulkanischen Jupitermond Io kennt, oder eine dünne Atmosphäre, die anders aufgebaut ist als alle getesteten.
„Im größeren Zusammenhang der Wärmemessungen an Felsplaneten um rote Zwerge ist GJ 357 b ungewöhnlich“, heißt es in der Studie.
Der Planet lasse sich mit keinem der beiden einfachen Szenarien, nackter Fels oder Atmosphäre, gut erklären.
Damit zeigt er auch, wie viel eine Messung in nur einer Infrarotfarbe offenlässt, wenn man aus ihr ablesen will, ob ein Planet Luft hat.
Klarheit sollen Spektren bringen, die das Infrarotlicht in viele Farben zerlegen, denn ein Gesteinsfingerabdruck sähe darin anders aus als ein Gas.
Außerdem schlägt das Team vor, den Planeten über seinen ganzen Umlauf zu verfolgen und die Messung zu wiederholen, diesmal hoffentlich ohne Sonnensturm.
Meine Einschätzung
Mir gefällt an dieser Arbeit vor allem, dass das Team die bequemste Ausrede nicht genommen hat.
Ein Rekordsturm am Messtag hätte als Erklärung gereicht, und kaum jemand hätte widersprochen.
Stattdessen haben die Forschenden ihre eigenen Daten so lange in die Mangel genommen, bis der Verdacht vom Tisch war. Gleichzeitig bleibt es eine einzige Beobachtung in einem vorläufigen Fachartikel, und genau deshalb ist die geplante Wiederholung so wichtig.
Die zweite Lehre betrifft die Zahl selbst. Eine Temperatur klingt nach Thermometer, ist hier aber eine Helligkeit in einer einzigen Farbe, die man mit einer Annahme in Grad übersetzt. GJ 357 b erinnert daran, dass die Natur sich nicht an unsere zwei Schubladen „Fels“ und „Luft“ hält.
Kennst du jemanden, der damals die Polarlichter fotografiert hat? Dann schick ihm diesen Text, denn derselbe Sturm stand kurz unter Verdacht, ein Planetenrätsel nur vorzutäuschen.
Quelle: Merlin Zgraggen (Universität Bern / ETH Zürich), Astronomy & Astrophysics (eingereicht), 2026; arXiv:2609.30552
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