Auf dem Exoplaneten TOI-561 b herrschen Temperaturen von rund 1800 °C. Trotzdem ist er deutlich kühler als erwartet. Neue Messungen des James-Webb-Weltraumteleskops zeigen: Der Lavaplanet reflektiert vermutlich rund drei Viertel des einfallenden Sternenlichts. Dahinter könnten Wolken aus mineralischen Partikeln stecken.
Auf der Tagseite rund 1800 °C, auf der Nachtseite immer noch mehr als 800 °C: TOI-561 b ist alles andere als ein angenehmer Ort. Doch für einen Gesteinsplaneten, der seinen Stern in weniger als elf Stunden umrundet, ist er erstaunlich kühl. Schon 2025 hatten Forschende deshalb vermutet, dass ihn eine dichte Atmosphäre umgibt.
Jetzt liefert das James-Webb-Weltraumteleskop weitere Hinweise. Ein internationales Forschungsteam hat erstmals untersucht, wie sich die Wärmestrahlung über einen vollständigen Umlauf verändert. Das Ergebnis: TOI-561 b verteilt zwar einen Teil der aufgenommenen Energie zwischen seiner Tag- und Nachtseite. Das allein reicht aber nicht aus, um die niedrige Temperatur der Tagseite zu erklären.
Der Planet muss offenbar einen großen Teil der einfallenden Strahlung zurückwerfen. Eine mögliche Ursache sind Wolken aus Silikatmineralen, die sich in seiner Atmosphäre bilden könnten. Die Ergebnisse veröffentlichten Samuel Boucher von der Université de Montréal, Lisa Dang von der University of Waterloo und weitere Forschende in der Fachzeitschrift The Astronomical Journal.
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Ein Planet, auf dem Gestein schmilzt
TOI-561 b liegt rund 280 Lichtjahre von der Erde entfernt. Sein Radius beträgt etwa das 1,4-Fache des Erdradius. Besonders ungewöhnlich ist seine Umlaufbahn: Der Planet ist weniger als 1,6 Mio. km von seinem Stern entfernt und benötigt für eine Umrundung nur knapp elf Stunden. Wahrscheinlich ist seine Rotation an den Umlauf gebunden. Dann zeigt ständig dieselbe Seite zum Stern, während auf der gegenüberliegenden Hemisphäre permanente Nacht herrscht.
Die intensive Strahlung dürfte auf der Tagseite große Mengen Gestein schmelzen lassen. Forschende halten deshalb einen ausgedehnten Magmaozean für wahrscheinlich. Direkt beobachtet wurde eine solche geschmolzene Oberfläche bislang nicht. Bereits eine Untersuchung vom Dezember 2025 lieferte Hinweise auf eine dichte Atmosphäre. Damals hatte James Webb eine wesentlich geringere Wärmestrahlung gemessen, als bei einem dunklen Gesteinsplaneten ohne Atmosphäre zu erwarten wäre.
Unklar blieb allerdings, warum die Tagseite so vergleichsweise kühl ist. Transportieren starke Winde die Wärme zur Nachtseite? Oder reflektiert der Planet einen großen Teil der Strahlung, bevor sie überhaupt aufgenommen wird?
James Webb misst erstmals die Nachtseite
Für die neue Untersuchung wertete das Team eine 37-stündige Beobachtungsreihe des James-Webb-Teleskops aus. Dabei nutzten die Forschenden den Nahinfrarot-Spektrographen NIRSpec. Während der Messungen umrundete TOI-561 b seinen Stern beinahe viermal.
Die Beobachtungen waren bereits Grundlage der Veröffentlichung von 2025. Damals hatten die Forschenden hauptsächlich ausgewertet, wie stark die Helligkeit abnimmt, wenn der Planet hinter seinem Stern verschwindet. Daraus ließ sich die Wärmestrahlung seiner Tagseite ableiten.
Für die neue Studie untersuchten sie die gesamte sogenannte Phasenkurve. Diese zeigt, wie sich die beobachtete Strahlung während eines Umlaufs verändert. Je nach Position des Planeten ist von der Erde aus ein anderer Anteil seiner Tag- und Nachtseite sichtbar. So konnten die Forschenden erstmals auch die Wärmestrahlung der Nachtseite abschätzen.
Die Auswertung ergab folgende effektive Temperaturen:
- Tagseite: rund 1775 °C
- Nachtseite: rund 816 °C
Die Werte beschreiben die aus der gemessenen Infrarotstrahlung abgeleiteten Temperaturen. Es handelt sich nicht um direkte Messungen der Gesteinsoberfläche. Zudem sind die Unsicherheiten beträchtlich, insbesondere für die Nachtseite.
Trotzdem ist das Ergebnis aufschlussreich. Die Nachtseite strahlt Wärme ab, die offenbar teilweise von der Tagseite dorthin transportiert wird. Sie ist aber nicht warm genug, um die gesamte fehlende Strahlungsenergie der Tagseite zu erklären.
Der Lavaplanet reflektiert offenbar 74 % des Sternenlichts
Die Forschenden berechneten deshalb, wie viel Energie TOI-561 b überhaupt aufnimmt. Dafür betrachteten sie die Wärmeverteilung und die gesamte Energiebilanz des Planeten. Das Ergebnis ist ungewöhnlich: Die sogenannte Bond-Albedo liegt nach der kombinierten Auswertung bei etwa 0,74. Der Planet reflektiert demnach ungefähr 74 % der einfallenden Strahlungsenergie. Die statistische Unsicherheit reicht bei dieser Modellrechnung ungefähr von 64 bis 82 %.
Zum Vergleich: Die Venus reflektiert ebenfalls einen sehr großen Teil des Sonnenlichts. Verantwortlich dafür ist ihre dichte Wolkendecke. Auch TOI-561 b könnte von reflektierenden Wolken umgeben sein. Anders als auf der Venus dürften sie allerdings nicht aus Schwefelsäuretröpfchen bestehen. Lisa Dang, die das Forschungsprojekt an der University of Waterloo leitete, erklärte in einer Mitteilung der Universität vom 26. Oktober 2026: „Wir haben gemessen, wie sich die Helligkeit und die Wärme des Planeten im Verlauf seiner Umlaufbahn verändert haben.“
Die Forschenden verfolgten also nicht nur die Helligkeit des Planeten, sondern auch die Veränderung seiner Wärmeabstrahlung während des Umlaufs. Gerade diese Kombination liefert die neuen Hinweise auf eine Atmosphäre. Wichtig ist dabei: James Webb hat nicht direkt gemessen, dass 74 % des sichtbaren Sternenlichts zurückgeworfen werden. Der Reflexionsgrad ergibt sich aus einem Modell der Energiebilanz, das auf den beobachteten Infrarotdaten beruht.
Wie können sich bei 1800 °C Wolken bilden?
Auf der Erde bestehen Wolken überwiegend aus Wassertröpfchen oder Eiskristallen. Auf TOI-561 b kommen andere Stoffe infrage. Bei den extremen Temperaturen können Bestandteile von Gestein verdampfen und in die Atmosphäre gelangen. Gelangt dieser Dampf in kühlere Bereiche, können bestimmte Mineralien wieder kondensieren. Dabei entstehen kleine feste Partikel, die Wolken bilden können.
Die Forschenden untersuchten unter anderem Siliziumdioxid (SiO₂) und Magnesiumsilikat (MgSiO₃). Beide gehören zu den mineralischen Verbindungen, die unter geeigneten Bedingungen aus verdampftem Gestein entstehen können.
Ihre Klimamodelle zeigen, dass sich solche Wolken möglicherweise auf der Tagseite bilden, insbesondere in der Nähe der Grenze zur Nachtseite. Dort sind die Temperaturen niedriger als unmittelbar unter dem Stern. Die Partikel könnten einen Teil des Sternenlichts streuen und reflektieren. Dadurch würde weniger Energie in die Atmosphäre und zum darunterliegenden Gestein gelangen.
Allerdings lässt sich die gemessene hohe Reflexion mit den bisherigen Wolkenmodellen noch nicht vollständig erklären. In einer vereinfachten Berechnung erreichten die Forschenden durch Siliziumdioxidwolken zunächst nur eine Bond-Albedo von etwa 0,24. Weitere Wolkenbildung und Rückkopplungen könnten die Reflexion erhöhen.
Ob solche Prozesse tatsächlich für die geschätzten 74 % verantwortlich sind, bleibt offen. Direkt nachgewiesen wurden die Silikatwolken bislang nicht. Sie sind eine mögliche Erklärung für die Beobachtungen. Dass James Webb die Eigenschaften von Wolken auch bei sehr weit entfernten Himmelskörpern untersuchen kann, zeigt ein weiteres Beispiel: Bei dem Braunen Zwerg WISE 0855 fanden Forschende Hinweise auf Wasserwolken und Veränderungen der Atmosphäre.
Warum besitzt der Lavaplanet überhaupt eine Atmosphäre?
TOI-561 b gibt den Forschenden noch ein zweites Rätsel auf. Bei seiner geringen Entfernung zum Stern sollte der Planet über Milliarden Jahre große Mengen atmosphärischer Gase verloren haben. Trotzdem sprechen die Messungen für eine ausgedehnte Gashülle. Eine mögliche Erklärung ist der Austausch von Gasen zwischen der Atmosphäre und dem geschmolzenen Gestein. Flüchtige Stoffe könnten aus dem Magma freigesetzt werden. Andere Bestandteile gelangen möglicherweise wieder in das Planeteninnere.
Eine weitere Untersuchung vom September 2026 beschäftigte sich genauer mit diesem Prozess. Ein Team um Emma Postolec und Tim Lichtenberg von der Universität Groningen simulierte, unter welchen Bedingungen TOI-561 b über Milliarden Jahre eine Atmosphäre behalten kann. Die Berechnungen ergaben zwei mögliche Zusammensetzungen: eine Atmosphäre, die überwiegend aus Kohlendioxid (CO₂) besteht, oder eine Gashülle mit einem hohen Anteil an Schwefeldioxid (SO₂).
In erfolgreichen Modellszenarien erreichten die Atmosphären Drücke von etwa 1000 bis 10.000 bar. Zum Vergleich: Der Luftdruck auf Meereshöhe beträgt auf der Erde ungefähr 1 bar. Diese extremen Werte sind allerdings keine Messungen. Sie stammen aus Evolutionsmodellen, die mit den bisher bekannten Eigenschaften des Planeten vereinbar sind.
Die Simulationen deuten außerdem darauf hin, dass TOI-561 b ursprünglich große Mengen flüchtiger Stoffe besessen haben müsste. Auch ein vergleichsweise kleiner Eisenkern und die chemische Zusammensetzung des Gesteinsmantels spielen in den erfolgreichen Modellen eine Rolle. Ähnliche Fragen stellen sich bei anderen Exoplaneten. So untersuchten Forschende bei L 98-59 d einen möglichen Magmaozean, der große Mengen Schwefel speichern könnte. Auch dort könnte der Austausch zwischen geschmolzenem Gestein und Atmosphäre eine wichtige Rolle spielen.
Die nächste Frage: Woraus bestehen die Wolken?
Mit den neuen Daten lässt sich die Atmosphäre von TOI-561 b besser untersuchen als zuvor. Ihre chemische Zusammensetzung ist jedoch weiterhin unbekannt. Die Forschenden wollen deshalb längere Infrarotwellenlängen beobachten. Bestimmte Gase hinterlassen dort charakteristische Spuren im Spektrum. Kohlendioxid besitzt beispielsweise eine ausgeprägte Absorptionsbande bei etwa 15 µm.
Solche Messungen könnten helfen, zwischen einer CO₂-reichen und einer SO₂-reichen Atmosphäre zu unterscheiden. Auch die Modelle zur Wolkenbildung ließen sich damit genauer prüfen. Die bisherigen Ergebnisse zeigen bereits, dass die Atmosphäre offenbar mehr kann, als Wärme zwischen Tag- und Nachtseite zu verteilen. Ein großer Teil der einfallenden Strahlung wird wahrscheinlich reflektiert. Welche Stoffe dafür verantwortlich sind und wie der Planet seine Gashülle über Milliarden Jahre erhalten konnte, sollen weitere Untersuchungen klären.
Quellen
- Boucher et al. (2026): A Highly Reflective Atmosphere on the Lava World TOI-561 b – The Astronomical Journal
- Originalstudie mit Messdaten und Klimamodellen – arXiv
- University of Waterloo: Clouds on a lava planet challenge what astronomers expected, 26.10.2026
- Postolec et al. (2026): Evolutionary pathways toward survival of a thick CO₂- or SO₂-rich atmosphere – Preprint
- University of Birmingham: Scientists detect atmosphere on molten rocky exoplanet, 11.12.2025
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