Für Hollywood sind die neuen Erden im Universum mit schnellen Raumschiffen erreichbar. Aber gibt es sie wirklich, und wenn ja: Könnten Menschen auf diesen Himmelskörpern leben? Diese Fragen stellen sich Kosmologen und Astrophysiker schon lange.

Allein in der Sternwarte

Zu den Wissenschaftlern, die die Neugier auf einsame Gipfel trieb, um dort die Teleskope der Sternwarten auf den Nachthimmel zu richten und nach fremden Planeten zu suchen, gehören auch die Schweizer Astronomen Didier Queloz und Michel Mayor. Es geschah in einer Nacht im November 1994: Queloz war allein in der Sternwarte eines Observatoriums in den Bergen der südfranzösischen Provence, als ihm etwas Merkwürdiges auffiel.

Didier Queloz, Nobelpreisträger für Physik, hält den von ihm signierten Stuhl im Rahmen der traditionellen Zeremonie im Nobel Museum in Stockholm.
Didier Queloz, Nobelpreisträger für Physik, hält den von ihm signierten Stuhl im Rahmen der traditionellen Zeremonie im Nobel Museum in Stockholm. | Bild: dpa

Der Forscher hatte sein Teleskop auf ein Objekt in der kosmischen Nachbarschaft der Erde gerichtet, den Stern „51 Pegasi“ im gleichnamigen Sternbild Pegasus. Der Himmelskörper ist nur 50 Lichtjahre von der Erde entfernt, was in kosmischen Maßstäben eine kurze Distanz ist. Zum Vergleich: Die Milchstraße – die Heimatgalaxis von Sonne und Sonnensystem – dehnt sich über rund 100 000 Lichtjahre aus, und die Nachbar-Galaxie, der Andromeda-Nebel, ist rund 2,5 Millionen Lichtjahre entfernt.

Der schlingernde Stern

Dem Schweizer fiel beim Blick auf „51 Pegasi“ auf, dass der Stern leicht torkelte und schlingerte. Die Instrumente zeigen etwas weiteres Ungewöhnliches an: Das Licht, dass der Stern aussendet, verändert ständig seine Farbe. Mal liegt es im rötlichen Bereich, dann wieder im bläulichen und umgekehrt. Da lohnte es für Queloz, genauer hinzusehen.

Der Astronom weiß natürlich, in welche Richtung er denken muss. Er hat es hier mit einem bekannten physikalischen Phänomen zu tun, dem Dopplereffekt. Auch kleinen Kindern fällt er bereits auf, wenn sie einen Krankenwagen hören, der seine Sirene eingeschaltet hat. Fährt der Wagen auf den Beobachter zu klingt der Heulton höher, denn das Auto hat die gleiche Richtung wie die Schallwelle. Die staucht sich, die Frequenz wird höher und die Tonhöhe steigt. Entfernt sich der Wagen, zieht er bei der Bewegung die Schallwelle gleichsam auseinander. Die Frequenz sinkt, und die Tonhöhe schwillt ab.

Ein Rettungswagen fährt mit Blaulicht (Aufnahme mit langer Belichtungszeit).
Ein Rettungswagen fährt mit Blaulicht (Aufnahme mit langer Belichtungszeit). | Bild: dpa

Den gleichen Effekt beobachten Astronomen wie Queloz. Nur stellt er sich nun lichtoptisch dar. Entfernt sich ein Stern vom Betrachter, erscheint das abgestrahlte Licht rötlicher, bewegt er sich Richtung Erde, verschieben ich die Lichtwellen Richtung Blau.

So stellt sich die Frage: Wie kann ein Stern wie „51 Pegasi“, der 350 000-mal mehr Masse besitzt als die Erde und damit sogar schwerer ist als die Sonne, so ins Schlingern kommen, dass er eine Pendelbewegung zur Erde und von ihr weg vollführt?

Eine kühne These

Queloz und der ältere Michel Mayor stellen eine kühne These auf: Die Kraft, die „51 Pegasi“ in leichtes Taumeln versetzt, ist die Gravitation eines ihn umkreisenden Planeten! Zwischen Stern und Planet herrscht eine Anziehungskraft. So wie die Erde den Mond in ihrem Bann hält, so auch der Mond die Erde – nur viel schwächer.

Der Genfer Astrophysiker Michel Mayor mit der Darstellung eines Exoplaneten.
Der Genfer Astrophysiker Michel Mayor mit der Darstellung eines Exoplaneten. | Bild: dpa

Das Schweizer Duo findet aber noch mehr heraus: Es errechnet aus der Stärke der Schwingung von „51 Pegasi“, dass sein Planet, den man von 2015 an „Dimidium“ nennen wird, 150-mal mehr Masse als die Erde hat und in nur vier Tagen um seine Sonne rotiert! Folgerung: Der Planet ist dem Stern sehr nahe – tödlich nahe, wollte man dort leben. Nur 7,5 Millionen Kilometer beträgt die Distanz. Zum Vergleich: 150 Millionen Kilometer trennen Sonne und Erde. Deshalb wird es auf Dimidium wohl bis zu 1000 Grad heiß. Unter niedrigem Druck verdampft bei dieser Hitze sogar Eisen.

Neuer Zweig der Astronomie

Auch wenn sich Dimidium als Gluthölle herausstellte – die Nacht im November 1994 war der Startschuss für weitere Exoplaneten-Nachweise. „Die Entdeckung hat einen neuen Zweig in der Astronomie begründet“, sagt Mathias Zechmeister vom Institut für Astrophysik der Universität Göttingen. Bisher sind 4100 Exoplaneten bekannt. Die meisten sind Gasriesen wie Jupiter. Leben kann es dort nicht geben.

Die drei Physik-Nobelpreisträger

  • Didier Queloz, 53: Der Schweizer war Anfang der 90er-Jahre als junger Doktorand auf der Suche nach Braunen Zwergen, kleinen und weniger leuchtenden Verwandten der Sterne. Bei seinen Messungen stieß er am Himmelsobjekt „51 Pegasi“ und auf Dinge, die die gängige Theorie nicht erklären konnte. „Was ich sah, war komplett verrückt“, sagte er mal. Queloz fürchtete Messfehler und traute sich erst gar nicht zu äußern, was er vermutete: dass er einen neuen Planeten außerhalb unseres Sonnensystems gefunden hatte. Schließlich zog er Michel Mayor, bei dem er an der Universität Genf promovierte, ins Vertrauen. Später bestätigte eine andere Forschergruppe die Ergebnisse von Queloz und Mayor. „Das war das Geschenk meines Lebens“, sagte Queloz dazu. Er war damals noch keine 30 Jahre alt, einer, der sich in der Wissenschaft eigentlich erst noch beweisen musste.
  • Michel Mayor, 77: Als Jugendlicher besserte er sein Taschengeld mit Weinlesen auf. Zugleich war Mayor schon früh an Wissenschaft interessiert, an Vulkanen und Ozeanografie. Er studierte Physik und Mathe an der Universität Lausanne. Er baute auf die Astrophysik und nutzte die Spektrografie, um Sterne zu beobachten. Nach ersten Hinweisen auf einen Exo-Planeten ging er 1995 mit Didier Queloz an die Öffentlichkeit. „Als wir im Oktober nach Florenz reisten, um unsere Ergebnisse bei einer Konferenz vorzustellen, hatte ich einige Panikattacken“, sagte Mayor einmal. „Ich wusste: Wenn ich falsch liege, bin ich erledigt.“ Mayor entwickelte später den Spektrograf Harps mit, mit dem viele weitere Exoplaneten entdeckt wurden.
  • James Peebles, 84: Als Kind interessierte er sich für Mechanik und Dampflokomotiven. Als Kosmologe hat sich der Kanadier Peebles jahrzehntelang mit den ganz großen Themen der Physik und des Universums befasst, aber seine Leidenschaft gilt den „unterschätzten Themen“. An der University of Manitoba studierte Peebles Ingenieurwissenschaften, wechselte zur Physik – weil er in dem Studiengang mehr Freunde gehabt habe, wie er einmal sagte. 1958 ging er an die Elite-Universität Princeton im US-Bundesstaat New Jersey, die er seither nicht mehr verließ und wo er – inzwischen mit der kanadischen und der US-amerikanischen Staatsbürgerschaft – als emeritierter „Albert Einstein Professor der Wissenschaft“ geführt wird. Seine grundlegenden Forschungen beispielsweise zum Urknall führte Peebles in Büchern und etlichen wissenschaftlichen Artikeln aus. Er bekam zahlreiche Preise – und sogar ein Kleinplanet ist nach ihm benannt: „18242 Peebles“. (dpa/AFP)