Originalveröffentlichung am 15.07.2026 zu finden unter: https://science.nasa.gov/mission/webb/latestnews/

Zusammenfassung: Ein anhand seines atmosphärischen Fingerabdrucks entdeckter Planet eröffnet einen neuen Weg, im Sternenlicht verborgene Welten aufzuspüren

Nur wenige Planetensysteme haben das Verständnis der Astronomen von der Planetenentstehung so tiefgreifend geprägt wie Beta Pictoris. Seit der Entdeckung seiner berühmten Trümmerscheibe im Jahr 1983 haben Beobachtungen mit boden- und weltraumgestützten Teleskopen, darunter NASA’s Hubble- und James-Webb-Weltraumteleskop, Exokometen, komplexe Staubstrukturen, riesige Exoplaneten sowie Hinweise auf ein noch im Entstehen begriffenes Planetensystem enthüllt. Nun hat Webb einen dritten Riesenplaneten mithilfe eines völlig neuen Ansatzes aufgespürt: durch die Identifizierung anhand des chemischen Fingerabdrucks seiner Atmosphäre.

Astronomen haben mithilfe des James-Webb-Weltraumteleskops der NASA einen Riesenplaneten außerhalb unseres Sonnensystems, einen sogenannten Exoplaneten, entdeckt, der sich in einem der am intensivsten erforschten Planetensysteme unserer Milchstraße verbarg.

Von dem jungen, nahegelegenen Stern Beta Pictoris war bereits bekannt, daß er zwei Riesenplaneten beherbergt: Beta Pictoris b, einen der ersten Exoplaneten überhaupt, der direkt abgebildet wurde, und Beta Pictoris c. Mit der Identifizierung von Beta Pictoris d ist dies nun erst das zweite bekannte Planetensystem, in dem mindestens drei Planeten direkt abgebildet wurden. Im Gegensatz zu Beta Pictoris b und c wurde Beta Pictoris d jedoch nicht durch die Sichtbarmachung eines hellen Lichtpunkts entdeckt, sondern durch den Nachweis des einzigartigen chemischen Fingerabdrucks seiner Atmosphäre – eine Methode, die die Suche nach Welten um andere Sterne revolutionieren könnte.

„Diese Entdeckung fügt einem ohnehin schon faszinierenden Planetensystem ein weiteres Puzzleteil hinzu“, sagte Aidan Gibbs, Hauptautor einer am Mittwoch in den Astrophysical Journal Letters veröffentlichten Studie und Postdoktorand an der University of California, San Diego. „Beta Pictoris dient schon lange als Labor, um zu verstehen, wie Planetensysteme entstehen und sich entwickeln; nun haben wir einen weiteren Planeten, der uns hilft, diese Geschichte zu erzählen.“

Bekanntes System, neue Überraschung

63 Lichtjahre von der Erde entfernt und ungefähr 23 Millionen Jahre alt, ist Beta Pictoris ein nah gelegenes System in der Milchstraße und bietet einen seltenen Einblick in die Wechselwirkungen zwischen neugeborenen Planeten und der aus Staub und Trümmern bestehenden Scheibe, die bei ihrer Entstehung zurückgeblieben ist.

Das Team schätzt, daß der neu entdeckte Planet Beta Pictoris d wahrscheinlich mindestens die doppelte Masse des Jupiter besitzt; damit ist er der kleinste der drei bekannten Riesenplaneten in diesem System. Modellrechnungen deuten darauf hin, daß er seinen Stern in einer Entfernung von ungefähr 30 Astronomischen Einheiten umkreist, vergleichbar mit der Region, in der sich Neptun in unserem eigenen Sonnensystem befindet. Es handelt sich um die weiteste Umlaufbahn der drei bekannten Planeten, die jedoch immer noch innerhalb des inneren Randes der Trümmerscheibe liegt.

Obwohl die Astronomen mit Webb nicht gezielt nach einem weiteren Planeten suchten, trat Beta Pictoris d in Erscheinung, als das Team das NIRSpec-Instrument (Spektrograph für das nahe Infrarot) nutzte, um die Atmosphäre von Beta Pictoris b zu untersuchen. Konkret verwendeten sie die sogenannte „Integral Field Unit“ (IFU) des NIRSpec, die für jedes Pixel einer Aufnahme sowohl ein Bild als auch ein Spektrum liefert.

„Wir haben nicht nach einem neuen Planeten gesucht“, sagte Gibbs. „Wir wollten einen Planeten besser verstehen, von dessen Existenz wir bereits wußten. Doch dann tauchte in den Daten an einer unerwarteten Stelle dieses verräterische Signal auf.“

Bei diesem Signal handelte es sich um eine Abfolge von Spitzen und Senken in den spektroskopischen Daten, wo das Team eigentlich ein gleichmäßiges Spektrum von an Staub gestreutem Licht erwartet hatte. Es war ein charakteristisches Muster von Kohlenmonoxid-Absorptionslinien, das wie ein Strichcode angeordnet war; ein zu erwartendes Muster in den Atmosphären von Riesenplaneten.

Da die Spektroskopie nicht nur Aufschluß über die chemische Zusammensetzung, sondern auch über die Bewegung eines Objekts gibt, konnte das Team aus den Daten zudem die Radialgeschwindigkeit ermitteln. Das Team stellte fest, daß Geschwindigkeit, Position und Ausrichtung des Planeten relativ zur Trümmerscheibe eindeutig für ein Objekt sprachen, das Beta Pictoris umkreist, und nicht für einen Hintergrundstern oder Braunen Zwerg mit Kohlenmonoxid in der Atmosphäre.

„Es gab eine unerwartete, helle Lichtquelle in den Aufnahmen der Integral-Field-Unit, doch wir haben gelernt, hellen Flecken in Bildern nicht blind zu vertrauen“, erklärte Jean-Baptiste Ruffio, Wissenschaftler an der University of California, San Diego, und Projektleiter der ersten Webb-Beobachtungen, bei denen die Entdeckung gelang. „Es kann sich dabei um instrumentelle Artefakte oder andere Strukturen innerhalb der Trümmerscheibe handeln. Da wir jedoch gleichzeitig mit der Aufnahme auch ein Spektrum erhielten, konnten wir unsere Vermutung rasch bestätigen.“

Folgebeobachtungen mit Webb’s MIRI (Mid-Infrared Instrument) dank der Zuteilung von Beobachtungszeit, die dem Direktor zur freien Verfügung steht (Director’s Discretionary Time), wiesen Wasserdampf und Methan nach. Dies bestätigte die Identität des Planeten zusätzlich und lieferte zugleich wesentlich genauere Einblicke in dessen Atmosphäre.

Im Gegensatz zur herkömmlichen Verfahrensweise der Bildgebung ermöglichte der spektroskopische Ansatz den Forschern, den Planeten zu identifizieren und dessen Atmosphäre bereits ab der ersten Beobachtung zu untersuchen.

„Ein Spektrum enthält eine unglaubliche Menge an Informationen“, sagte Ruffio. „Man lernt nicht nur, daß es sich um einen Planeten handelt; man gewinnt sofort Erkenntnisse über dessen Temperatur, chemische Zusammensetzung und Bewegung.“

Eine eigenständige Studie zur direkten Abbildung unter der Leitung von Ben Sutlieff (Universität Edinburgh) und Markus Bonse (Europäische Südsternwarte) ergänzt die Ergebnisse des Teams durch Daten des Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte sowie Webb’s NIRCam (Nahinfrarotkamera) und bestätigt unabhängig die Existenz von Beta Pictoris d.

Blick durch kosmischen Nebel

Beta Pictoris d blieb jahrelang unentdeckt, da er sich inmitten einer der hellsten bekannten Trümmerscheiben befindet.

Die staubige Scheibe wirkt wie Nebel und streut das Licht des Sterns, was es für herkömmliche bildgebende Verfahren schwierig macht, Planeten von den umgebenden Strukturen zu unterscheiden. Die spektroskopische Methode des Teams mittels Webb blendete diesen Staub effektiv aus und isolierte lediglich die schmalen Molekülsignaturen, die für eine Planetenatmosphäre charakteristisch sind.

Wissenschaftler vermuten, daß die Existenz des Planeten erklären könnte, warum die berühmte Trümmerscheibe eine so scharf abgegrenzte Innenkante sowie weitere rätselhafte Strukturen aufweist. Tatsächlich hatten Astronomen die Existenz eines Planeten wie Beta Pictoris d bereits vorhergesagt, um die ungewöhnliche Struktur der Scheibe zu erklären.

Die Entdeckung erweitert nicht nur unser Verständnis von Beta Pictoris, sondern demonstriert auch eine leistungsstarke neue Methode zur Aufspürung von Exoplaneten.

Dies ist der erste direkt abgebildete Planet, der primär durch moderat auflösende Spektroskopie entdeckt wurde; dies zeigt, daß Astronomen Welten in komplexen Umgebungen anhand ihrer atmosphärischen Fingerabdrücke identifizieren können, anstatt sich ausschließlich auf die herkömmliche koronographische Bildgebung zu verlassen.

Die Forscher planen, die Beobachtungen von Webb weiter zu analysieren, um Temperatur, atmosphärische Zusammensetzung und Umlaufbahn des Planeten genauer zu bestimmen und so einen noch detaillierteren Einblick in eines der bekanntesten Planetensysteme der Astronomie zu gewinnen.

Das James-Webb-Weltraumteleskop ist das weltweit führende Observatorium für Weltraumforschung. Webb wird Rätsel in unserem Sonnensystem lösen, einen Blick auf ferne Welten um andere Sterne werfen und die geheimnisvollen Strukturen und Ursprünge unseres Universums und unseren Platz darin erforschen. Webb ist ein internationales Programm unter der Leitung der NASA und ihrer Partner ESA (Europäische Weltraumorganisation) und CSA (Kanadische Weltraumorganisation).

Das System Beta Pictoris (Künstlerischer Entwurf)

Über das Bild: Diese künstlerische Darstellung zeigt das junge Planetensystem Beta Pictoris mit dem neu entdeckten riesigen Exoplaneten Beta Pictoris d auf der rechten Seite. Beta Pictoris c kreist am nächsten am Stern (links in der Darstellung), Beta Pictoris b folgt auf einer weiter außen liegenden Bahn, und der neu entdeckte Beta Pictoris d befindet sich noch weiter außen, knapp innerhalb des inneren Rands der Trümmerscheibe. In dieser Darstellung sind die Planeten zwar in ihren korrekten relativen Abständen zum Stern abgebildet, doch wurden sie vergrößert dargestellt und sind nicht maßstabsgetreu im Verhältnis zu ihren Umlaufbahnen.

Astronomen entdeckten kürzlich Beta Pictoris d mithilfe des James-Webb-Weltraumteleskops der NASA nicht durch herkömmliche direkte Abbildung, sondern mittels Spektroskopie, indem sie zunächst die einzigartige chemische Signatur seiner Atmosphäre nachwiesen.

Das System Beta Pictoris (NIRSpec IFU-Ansicht und Spektrum)

Über das Bild: Forscher nutzten die NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) Integral Field Unit am James-Webb-Weltraumteleskop der NASA, um chemische Bestandteile des Beta-Pictoris-Systems zu kartieren. Dabei entdeckten sie einen dritten Planeten, Beta Pictoris d, der den jungen Stern umkreist.

Anstatt den Planeten lediglich als hellen Lichtpunkt zu identifizieren, wie auf dem rekonstruierten Bild zu sehen, durchsuchten die Forscher die spektroskopischen Daten nach molekularen Signaturen, die für die Atmosphäre eines Riesenplaneten typisch sind; auf diese Weise hob sich das Objekt von der umgebenden Trümmerscheibe ab.

Die aus den NIRSpec- und MIRI-Daten (Mid-Infrared Instrument) gewonnenen Spektren von Beta Pictoris d zeigen eine charakteristische Abfolge von Absorptionslinien des Kohlenmonoxids (CO). Dieser molekulare „Fingerabdruck“ identifizierte das Objekt als Riesenplaneten, während Messungen der Doppler-Verschiebung der Spektrallinien die Radialgeschwindigkeit des Planeten lieferten und so bestätigten, daß er durch die Schwerkraft an das Beta-Pictoris-System gebunden ist.

Das System Beta Pictoris (NIRSpec IFU-Ansicht beschriftet)

• Fast Facts
• Objekt
• Objektname(n): System Beta Pictoris
• Objektbeschreibung: Gasriesen-Exoplanet
• Rektaszension: 05:47:17.10
• Deklination: -51:03.57.23
• Sternbild: Pictor
• Entfernung: Etwa 63 Lichtjahre
• Abmessung: Das Bild hat einen Durchmesser von etwa 5 Bogensekunden (97AE)
• Daten
• Instrument: NIRSpec
• Filter: G395H

Über das Bild: Der neu entdeckte dritte Planet, der Beta Pictoris umkreist, Beta Pictoris d, ist auf rekonstruierten Aufnahmen des NIRSpec-Instruments (Near-Infrared Spectrograph) des James-Webb-Weltraumteleskops der NASA zu sehen. Die Integral Field Unit (IFU) des NIRSpec wurde eingesetzt, um die chemische Zusammensetzung des Beta-Pictoris-Systems zu kartieren. Dies ermöglichte es den Forschern, den auf dem Bild sichtbaren hellen Lichtpunkt tatsächlich als Planeten zu identifizieren, indem sie dessen chemische Zusammensetzung entschlüsselten.

Modellrechnungen deuten darauf hin, daß seine Umlaufbahn mit der Region vergleichbar ist, die Neptun in unserem eigenen Sonnensystem einnimmt.