Exoplaneten

Lange kannten wir Planeten nur aus einem einzigen Sonnensystem, aus unserem eigenen. Ob auch andere Sterne von Welten umkreist werden, war eine offene Frage, über die man trefflich streiten konnte. Seit 1995 wissen wir es besser: Planeten sind die Regel, nicht die Ausnahme. Inzwischen sind mehr als 6000 Planeten bei fremden Sternen bestätigt, und fast jede Woche kommen neue dazu. Diese Welten heißen Exoplaneten.

Warum man sie fast nie sieht

Ein Planet leuchtet nicht selbst, er wirft nur ein wenig Sternenlicht zurück. Direkt daneben steht sein Stern und strahlt milliardenfach heller. Aus vielen Lichtjahren Entfernung ist das, als müsstest du eine Mücke direkt neben einem Flutlichtstrahler erkennen. Deshalb richten Forscherinnen und Forscher ihre Teleskope meist gar nicht auf den Planeten. Sie beobachten den Stern und suchen nach den winzigen Spuren, die ein Planet dort hinterlässt.

Zwei Spuren, die ein Planet hinterlässt

Die erste Spur ist ein Schatten. Zieht ein Planet von uns aus gesehen genau vor seinem Stern vorbei, verdeckt er einen winzigen Teil der Sternscheibe, und die gemessene Helligkeit sinkt für ein paar Stunden ab. Das nennt man einen Transit. Bei einem Riesenplaneten wie Jupiter wären es rund ein Prozent, bei einer Erde vor unserer Sonne weniger als ein Hundertstel Prozent. Weil der Planet immer wieder dieselbe Bahn zieht, wiederholt sich der Helligkeitsabfall in festem Takt. Aus dem Takt liest man die Umlaufzeit ab, aus der Tiefe die Größe des Planeten. Die Weltraumteleskope Kepler und TESS haben so Tausende Planeten aufgespürt.

Die zweite Spur ist ein Wackeln. Streng genommen kreist ein Planet nicht um einen ruhenden Stern, sondern beide kreisen um ihren gemeinsamen Schwerpunkt. Der Stern dreht deshalb selbst eine kleine Runde, mal ein Stück auf uns zu, mal ein Stück von uns weg. Dabei verschiebt sich sein Licht messbar, ähnlich wie sich der Ton eines vorbeifahrenden Krankenwagens verschiebt. Genau so fanden Michel Mayor und Didier Queloz 1995 den ersten Planeten bei einem sonnenähnlichen Stern, 51 Pegasi b, und erhielten dafür 2019 den Nobelpreis für Physik. Der Transit verrät die Größe, das Wackeln die Masse. Aus beidem zusammen bekommt man die Dichte, und erst die sagt, ob ein Planet aus Fels oder aus Gas besteht: Gestein ist etwa fünfmal so dicht wie Wasser, ein Gasplanet kaum dichter.

Die habitable Zone

Besonders spannend ist der Abstandsbereich um einen Stern, in dem es auf einer Planetenoberfläche weder kocht noch dauerhaft friert, sodass flüssiges Wasser bestehen könnte. Er heißt habitable Zone. Bei unserer Sonne liegt die Erde mitten darin, die Venus ist zu dicht dran und viel zu heiß, der Mars kreist am kalten Rand. Kühlere Sterne strahlen schwächer, ihre habitable Zone liegt deshalb viel weiter innen: Proxima Centauri b, der nächstgelegene bekannte Exoplanet in 4,2 Lichtjahren Entfernung, braucht dort nur 11 Tage für einen Umlauf. Ein wichtiger Hinweis: habitabel heißt bewohnbar im Sinne von möglich, nicht bewohnt. Ob es dort Wasser, Luft oder gar Leben gibt, muss jeder Planet einzeln verraten, etwa wenn beim Transit ein wenig Sternenlicht durch seine Atmosphäre fällt.