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Überraschend: Keiner der bekannten Exoplaneten ähnelt unserer Heimat wirklich

Die Frage nach Leben im All bleibt trotz 4000 bereits aufgespürten Exoplaneten unbeantwortet. Ein europäisches Forscherteam, dem auch Wissenschafter der Universität Bern angehören, wagt aber bald einen neuen Versuch, um eine neue Erde zu finden.
Rainer Kayser
Mit noch besseren Teleskopen wie dem des Cheops-Satelliten soll nach Leben geforscht werden. Bild: ESA

Mit noch besseren Teleskopen wie dem des Cheops-Satelliten soll nach Leben geforscht werden. Bild: ESA

Ist unser Sonnensystem mit seinem lebensfreundlichen Blauen Planeten im Kosmos eine grosse Ausnahme oder eher die Regel? Schon lange suchen Astrophysiker sogenannte Exoplaneten. Also solche, die ausserhalb unseres Sonnensystems um andere Sterne kreisen. Als 1995 die nun gekürten Schweizer Nobelpreisträger Michel Mayor und Didier Queloz die Entdeckung des ersten Exoplaneten meldeten, war das ein Startzeichen für die Suche nach einem erdähnlichen Planeten.

Zunächst langsam, dann immer rasanter wuchs die Zahl der entdeckten Exoplaneten. Inzwischen kennen die Himmelsforscher über 3000 Planetensysteme um andere Sterne. Und viele dieser Sterne besitzen wie unsere Sonne nicht nur einen, sondern mehrere Planeten. Der Rekord liegt bei dem 2840 Lichtjahre entfernten Stern Kepler-90 mit acht sicher nachgewiesenen Trabanten. Die Gesamtzahl der bekannten Exoplaneten beträgt 4118.

Gleichwohl ist die Jagd auf Planeten anderer Sterne heute noch aufwendig. Indirekte Methoden und spezielle Teleskope sind nötig, denn direkt beobachtbar sind die Exoplaneten bisher nur in wenigen Ausnahmefällen – sie leuchten im Vergleich zu ihren Sternen zu schwach und stehen ihnen, von der Erde aus gesehen, so nahe, dass sie völlig überstrahlt werden.

Pro Umlauf nur eine Chance, Planeten zu entdecken

Das bisher erfolgreichste Instrument für die Planetenjagd war der US-amerikanische Satellit Kepler: Weit über die Hälfte aller bekannten Exoplaneten gehen auf das Konto dieses Weltraumteleskops, das von 2009 bis 2018 in Betrieb war. Das Spezialfernrohr überwachte die Helligkeit von etwa 190 000 Sternen in einer kleinen Region im Sternbild Schwan. Die Idee dahinter: Wenn die Bahnebene eines Planeten zufällig in unserer Blickrichtung liegt, dann zieht er von der Erde aus gesehen regelmässig vor seinem Stern vorüber – und schwächt dabei das Licht des Sterns geringfügig ab.

So erfolgreich diese und andere Methoden sind, sie können stets nur einige, aber nicht alle Exoplaneten aufspüren. Doch aufgrund ihrer Entdeckungsquoten folgern Astronomen, dass die Bildung von Planetensystemen eine normale Begleiterscheinung der Entstehung eines Sterns aus einer grossen Wolke aus Gas und Staub ist. Trotzdem gibt es auf die Frage, ob unser Sonnensystem eine Ausnahme ist, keine Antwort.

Die anderen Planetensysteme gleichen dem unseren nicht

Denn zur Überraschung der Forscher ähneln die Planetensysteme anderer Sterne unserem eigenen nicht. Stattdessen zeigen sie eine unerwartete Vielfalt. Da gibt es «heisse Jupiter», grosse Gasplaneten also, die ihren Stern jedoch nicht wie unser Jupiter in grosser Entfernung mit Umlaufzeiten von vielen Jahren umkreisen, sondern innerhalb weniger Tage auf extrem engen Orbits.

Ausserdem «Supererden», also Gesteinsplaneten mit der vielfachen Masse unserer Erde. Und während sich in unserem Sonnensystem die Planeten sehr ordentlich auf nahezu perfekten Kreisbahnen bewegen, scheinen viele Orbits von Exoplaneten stark elliptisch zu sein.

Bessere Teleskope sollen die Frage nach Leben beantworten

Ist unser Sonnensystem also doch eine Ausnahme – und diese Ausnahme vielleicht die Ursache dafür, dass auf einem kleinen Planeten in der wohltemperierten Zone Leben entstehen konnte? «Darauf haben wir noch keine Antwort», sagt Pat Brennan vom Exoplaneten-Programm der Nasa.

«Vielleicht gibt es viele erdähnliche Planeten um sonnenähnliche Sterne. Vielleicht sind wir aber auch die grosse Ausnahme.»

Nur deutlich bessere Beobachtungen mit neuen Instrumenten können die Frage letztlich beantworten – etwa mit dem 2018 gestarteten US-amerikanischen Weltraumteleskop Tess oder der europäischen Cheops-Mission. Deren Start ist im Dezember dieses Jahres geplant (siehe Box).

Grosse Hoffnungen setzen die Astronomen zudem auf neue Grossteleskope auf der Erde und auf das James Webb Space Telescope, das 2021 als Nachfolger des Weltraumteleskops Hubble ins All geschossen werden soll. Mit diesen Geräten könnte es bei einigen Exoplaneten sogar gelingen, die chemische Zusammensetzung der Atmosphäre zu analysieren – und damit Hinweise auf biologische Aktivität aufzuspüren.

Denn das ist das grosse Ziel der Forscher: die Frage zu beantworten, ob es dort draussen irgendwo Leben gibt – oder ob wir allein im Kosmos sind.

Mission Cheops: Termin des Raketenstarts steht fest

Universität Bern Der an zwei Schweizer verliehene Nobelpreis in Physik hat nicht nur die Universität Genf ausserordentlich gefreut, sondern auch jene in Bern. Dort sitzen nämlich ebenfalls Planetenerforscher: die Mitglieder der Cheops-Mission.

Cheops ist ein Satellit, der mehr über die fernen Planeten in Erfahrung bringen soll – eine Mission der europäischen Weltraumagentur ESA. Die Leitung ist in Schweizer Hand bei Willy Benz und Projektleiter Christopher Broeg. Vorsitzender des Science-Teams ist der frisch gekürte Nobelpreisträger Didier Queloz.

Der Satellit wird ein Weltraumteleskop enthalten, das in Bern entwickelt wurde. Nach Tests im Sommer 2018 in der Schweiz wurde das Teleskop noch mehr Tests in Holland und schliesslich bei Airbus in Madrid unterzogen. Es sollte längst nach Französisch-Guyana zum Weltraumbahnhof Kourou verschifft werden. Der Weg ins All hat sich verzögert, weil Cheops auf den Starttermin , voraussichtlich Mitte Dezember, warten muss.

150 Minuten dauert die Reise auf die geplante Umlaufbahn. Im Januar will Airbus mit dem Instrumententeam während zweier Monate alle Funktionen testen, bevor der Satellit der ESA und dann dem Konsortium der beteiligten Länder übergeben wird. Der Satellit bleibt steuerbar, wie Broeg erklärt. Dies ist nötig, weil er Weltraumschrott ausweichen können muss. «Die Nasa hat einen Service für Weltraumschrott, der uns via ESA bei einer gewissen Kollisionswahrscheinlichkeit alarmiert», sagt Broeg.

Während der dreieinhalb Jahre, in denen Cheops im All funktionieren soll, werden die Forscher einige der bereits bekannten Planeten genauer erforschen. Vorerst freut sich Broeg über den Nobelpreis für Physik für sein Forschungsgebiet: «Das ist ein Ritterschlag für Exoplanetenforscher.» Sabine Kuster

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