Exoplaneten - Exoplaneten kreisen um Sterne außerhalb unseres Sonnensystems. 1995 wurde mit<em> 51 Pegasi b </em>der erste Exoplanet entdeckt. Er befindet sich im Umlauf eines 50 Lichtjahre entfernten Sterns (Bild: Künstlerische  Darstellung). - © ESO / M. Kornmesser / Nick Risinger (skysurvey.org) (cc-by 4.0)
Wissen

Das Wackeln der Sterne

1945 1960 1980 2000 2020

Vor Jahrzehnten ritterten Forschungsteams um die Entdeckung des ersten Exoplaneten. Wie zwei Schweizer Außenseiter das Rennen für sich entschieden. Zum Physik-Nobelpreis 2019.

1945 1960 1980 2000 2020

Vor Jahrzehnten ritterten Forschungsteams um die Entdeckung des ersten Exoplaneten. Wie zwei Schweizer Außenseiter das Rennen für sich entschieden. Zum Physik-Nobelpreis 2019.

Ab wann werden Indizien zu einem schlagkräftigen Beweis? In der Wissenschaft ist das oft eine haarige Frage. 1987 mussten sich drei kanadische Astronomen damit herumschlagen, als sie bei ihren Beobachtungen in den Tiefen des Weltalls zu zwiespältigen Messwerten kamen. Bruce Campbell, Gordon Walker und Stephenson Yang suchten nach Himmelskörpern, die so wie die Planeten unseres Sonnensystems andere Sterne umkreisen. Seit Jahrhunderten fahnden Forscher nach solchen „extrasolaren“ Planeten – doch die großen Entdeckungen, die immer wieder verkündet worden waren, hatten sich stets als falsch herausgestellt.

Die drei Kanadier wollten nun Geschichte schreiben. 15 Sterne hatten sie mit ihrem Teleskop ins Visier genommen und sie verfolgten eine heiße Spur. Wenn es Himmelskörper gibt, die den Stern umkreisen, kommt es aufgrund der Gravitation zu einem charakteristischen Wackeln des Sterns. Genau das vermuteten die Forscher, als sie ihre Messungen sahen: Gut möglich, dass sie auf Planeten gestoßen waren, deren Masse ungefähr jener des Jupiters entsprach. Ein Beweis war aus ihren Daten aber noch nicht abzuleiten.

„Revolution in der Astronomie“

Im Laufe der nächsten Jahre zogen Campbell, Walker und Yang ausführlich Bilanz: Ihre Arbeit würde die Existenz von Planeten außerhalb unseres Sonnensystems nahelegen, doch weitere Daten seien nötig, bevor eine definitive Schlussfolgerung möglich ist – ein Paradebeispiel für wissenschaftliche Redlichkeit. Jedoch ein bisschen unglücklich, denn bald darauf verkündeten andere Forscher tatsächlich die Entdeckung eines solchen Exoplaneten. 1995 konnten die Astronomen Michel Mayor und Didier Queloz ihre Beweisführung überzeugend darlegen und die vorgebrachten Zweifel letztlich beseitigen.

Ab wann werden Indizien zu einem schlagkräftigen Beweis? In der Wissenschaft ist das oft eine haarige Frage. 1987 mussten sich drei kanadische Astronomen damit herumschlagen, als sie bei ihren Beobachtungen in den Tiefen des Weltalls zu zwiespältigen Messwerten kamen. Bruce Campbell, Gordon Walker und Stephenson Yang suchten nach Himmelskörpern, die so wie die Planeten unseres Sonnensystems andere Sterne umkreisen. Seit Jahrhunderten fahnden Forscher nach solchen „extrasolaren“ Planeten – doch die großen Entdeckungen, die immer wieder verkündet worden waren, hatten sich stets als falsch herausgestellt.

Die drei Kanadier wollten nun Geschichte schreiben. 15 Sterne hatten sie mit ihrem Teleskop ins Visier genommen und sie verfolgten eine heiße Spur. Wenn es Himmelskörper gibt, die den Stern umkreisen, kommt es aufgrund der Gravitation zu einem charakteristischen Wackeln des Sterns. Genau das vermuteten die Forscher, als sie ihre Messungen sahen: Gut möglich, dass sie auf Planeten gestoßen waren, deren Masse ungefähr jener des Jupiters entsprach. Ein Beweis war aus ihren Daten aber noch nicht abzuleiten.

„Revolution in der Astronomie“

Im Laufe der nächsten Jahre zogen Campbell, Walker und Yang ausführlich Bilanz: Ihre Arbeit würde die Existenz von Planeten außerhalb unseres Sonnensystems nahelegen, doch weitere Daten seien nötig, bevor eine definitive Schlussfolgerung möglich ist – ein Paradebeispiel für wissenschaftliche Redlichkeit. Jedoch ein bisschen unglücklich, denn bald darauf verkündeten andere Forscher tatsächlich die Entdeckung eines solchen Exoplaneten. 1995 konnten die Astronomen Michel Mayor und Didier Queloz ihre Beweisführung überzeugend darlegen und die vorgebrachten Zweifel letztlich beseitigen.

Die Suche nach fremden Welten hat die Menschheit stets umgetrieben. Die neuen Werkzeuge der Astrophysik verleihen diesem Projekt nun ungeahnte Möglichkeiten.

Den Planeten, den die beiden Schweizer im Umlauf des 50 Lichtjahre entfernten Sterns 51 Pegasi entdeckt haben, kann man selbst mit technischen Hilfsmitteln nicht direkt sehen. Mayor und Queloz gelang der Nachweis indirekt, weil sie bemerkten, dass der Stern auf eine ganz bestimmte Art hin und her wackelte. Durch Analyse des Sternenlichts haben die Forscher von der Universität Genf dieses Phänomen gemessen und daraus die Masse und Umlaufbahn des Planeten abgeleitet. Letzte Woche wurde ihnen dafür der Nobelpreis für Physik zugesprochen (gemeinsam mit dem Kanadier James Peebles).

Seit dieser Entdeckung wurden bislang mehr als 4000 weitere Exoplaneten in der Milchstraße gefunden. Das habe eine „Revolution in der Astronomie“ ausgelöst, wie das Nobelpreis-Komitee anlässlich seiner aktuellen Entscheidung verkündete. Unter diesen Planeten seien „seltsame neue Welten“ zu beobachten, mit einer unglaublichen Vielfalt an Größen, Formen und Bahnen. Sie würden die bisherigen Vorstellungen über Planetensysteme herausfordern und zwangsläufig dazu führen, die physikalischen Theorien über die Ursprünge dieser Himmelskörper zu überdenken.

Seltsamer als „Science Fiction“

Die Suche nach fremden Welten hat die Menschheit schon immer umgetrieben. „Ob es nur eine Welt oder viele Welten gibt, ist eine der erstaunlichsten und nobelsten Fragen der Natur“, hatte der deutsche Bischof und Gelehrte Albertus Magnus bereits im 13. Jahrhundert bemerkt. Die Instrumente der modernen Astrophysik verleihen diesem Projekt seit Ende des 20. Jahrhunderts ungeahnte Möglichkeiten. Jemand, der die Faszination dieser Suche hautnah vermitteln kann, ist der Astronom und Sachbuchautor Florian Freistetter. In seinem Buch „Die Neuentdeckung des Himmels“ (Hanser 2014) widmete er sich der Frage, ob die Menschheit allein im Universum ist – und wie die fremden Welten beschaffen sein müssten, damit auf ihnen Leben entstanden sein könnte.

In seinem neuen Buch erzählt er nun eine „Geschichte des Universums in 100 Sternen“. Die Hauptdarsteller sind nicht nur die Forscher, die das Wissen über das Universum erweitert haben, sondern vielmehr die Sterne, Galaxien, Planeten sowie anderen Himmelskörper und Phänomene, denen man im Universum begegnen kann – darunter auch Exoplaneten, „die seltsamer sind als alles, was die Science Fiction zu bieten hat“. Ein eigenes Kapitel behandelt den Stern 51 Pegasi, dessen Planeten (51 Pegasi b) die diesjährigen Nobelpreisträger entdeckt haben.

Die eingangs erwähnten kanadischen Astronomen, die wichtige Pionierarbeit für diese Entdeckung geleistet hatten, bekamen übrigens nachträglich Recht: Die Existenz von drei Exoplaneten, die sich in ihren Daten bereits angedeutet hatte, wurde in den Jahren 2000 bis 2006 von anderen Astronomen bestätigt. Den Platz am Podest der Wissenschaftsgeschichte haben sie dennoch knapp verpasst. Dort stehen nun die Schweizer Michel Mayor und Didier Queloz, die damals krasse Außenseiter im Wettlauf der amerikanischen und kanadischen Forscherteams waren.

Eine Geschichte des Universums in 100 Sternen - © Hanser Verlag
© Hanser Verlag
Sachbuch

Eine Geschichte des Universums in 100 Sternen

Von Florian Freistetter.
Hanser 2019. 304 S., geb., € 22,70