In den vergangenen Jahrzehnten ist die Exoplanetenforschung regelrecht explodiert. Rund 5300 Planeten, die um andere Sterne kreisen, wurden inzwischen entdeckt – und laufend kommen neue hinzu. Schon die bisherigen Erkenntnisse zu fernen Welten haben unseren Blick auf das Universum dramatisch verändert: Astronominnen und Astronomen gehen inzwischen davon aus, dass es in unserer Galaxie mehr Planeten als Sterne gibt. Darunter sind heiße Gasriesen, Eiswelten und Planeten, die gleich zwei Sterne umkreisen.
Besonderes Interesse gilt erdähnlichen Planeten, die lebensfreundliche Bedingungen haben könnten – und vielleicht auch Leben beherbergen. Aber auch die lebensfeindlichsten Exoplaneten haben für die Forschung viel zu bieten, wie die folgende Auswahl von bemerkenswerten Entdeckungen und Meilensteinen der Exoplanetenforschung zeigt.
Nobelpreisplanet 51 Pegasi b: 1995 entdeckten die Schweizer Astronomen Michel Mayor und Didier Queloz erstmals einen Exoplaneten, der um einen sonnenähnlichen Stern kreist. 2019 erhielten sie dafür den Physiknobelpreis. Der Nachweis gelang mit der sogenannten Radialgeschwindigkeitsmethode: Die Forscher entdeckten in den Spektren des Sterns Hinweise darauf, dass er von einem Planeten minimal zum Wackeln gebracht wird. Mit dieser Methode lässt sich auch die Masse von Exoplaneten bestimmen. Schon die epochale Erstentdeckung brachte eine ungewöhnliche Welt ans Licht: Der rund 50 Lichtjahre von uns entfernte Planet ist ein Gasriese wie der Jupiter – da enden die Gemeinsamkeiten aber. Pegasi 51 b befindet sich auf einem sehr engen Orbit um seinen Stern, ein Jahr auf diesem Planeten dauert nur 4,2 Tage. Seine Oberflächentemperatur dürfte etwa 1000 Grad Celsius betragen.
Vom Sternenlicht verraten – HD 209458 b: Zu heiß für Leben ist es auch auf HD 209458 b, der in 160 Lichtjahren Entfernung seine Runden dreht. Dieser Gasplanet hat sich seinen Platz in der Astronomiegeschichte aber aus einem anderen Grund gesichert. Er war 1999 der erste Exoplanet, der mithilfe der Transitmethode gefunden wurde. Später gelang es auch, die Zusammensetzung seiner Atmosphäre zu analysieren – ebenfalls eine Premiere. Bei der Transitmethode wird nach winzigen Helligkeitsschwankungen gesucht, die entstehen, wenn ein Planet von uns aus gesehen vor seinem Stern vorbeizieht. Aus dem Helligkeitsabfall des Sternenlichts können Forschende nicht nur die Existenz von Exoplaneten nachweisen, sondern auch Informationen über Größe und Bahnradius gewinnen. Die Mehrheit der heute bekannten Exoplaneten wurde mit der Transitmethode entdeckt.
HD 28185 b, Riese in passender Distanz: Ein weiterer Meilenstein in der Exoplanetenforschung war die Entdeckung der ersten Welt in der habitablen Zone eines Sterns. Darunter versteht man jenen Abstandsbereich um ein Zentralgestirn, in dem theoretisch Wasser dauerhaft in flüssiger Form vorkommen kann und damit Leben, wie wir es kennen, eine Chance haben könnte. HD 28185 b befindet sich knapp in dieser Region um seinen etwa 128 Lichtjahre von uns entfernten Stern – ein günstiger Kandidat für Leben ist er aber trotzdem nicht: Der Exoplanet dürfte ein Gasplanet ohne feste Oberfläche sein – mit der sechsfachen Masse des Jupiters.
Kepler, der Planetenjäger: 2009 startete das Nasa-Weltraumteleskop Kepler ins All – und übertraf sämtliche Erwartungen. Im Lauf seiner neunjährigen Mission erspähte Kepler Hinweise auf mehr als 2600 Exoplaneten, einige davon entpuppten sich als vielversprechend für die Suche nach Leben. Zum Beispiel Kepler-186f, der 2014 als erster erdähnlicher Exoplant entdeckt wurde, der in einer habitablen Zone liegt. Er dürfte etwa so groß sein wie unser Heimatplanet und ist seinem Stern zwar näher als die Erde der Sonne. Da sein Gestirn aber kleiner und kühler ist, lassen Berechnungen annehmen, dass Kepler-186f lebensfreundliche Temperaturen, Jahreszeiten und ein stabiles Klima haben könnte.
Kepler-452b, ein Cousin der Erde: Mit der Entdeckung einer bemerkenswerten "Supererde" sorgte das Kepler-Teleskop 2015 für Schlagzeilen. Der Exoplanet Kepler-452b ist etwa 1,6-mal so groß wie die Erde und umkreist einen Stern, der unserer Sonne ähnlich ist. Den Spitznamen "großer Cousin der Erde" brachte ihm auch sein Orbit ein: Er brauchte für eine vollständige Umkreisung seines Gestirns fast gleich lang wie wir – 385 Tage. Theoretisch könnte der Planet lebensfreundlich sein und flüssiges Wasser beherbergen. Manche Astronominnen und Astronomen nehmen an, dass auf einigen Supererden unter den richtigen Voraussetzungen sogar bessere Lebensbedingungen herrschen könnten als auf unserem Planeten. Im Fall von Kepler-452b wäre aber auch denkbar, dass er durch einen galoppierenden Treibhauseffekt in eine Art heiße Venus verwandelt wurde.
Höllenplanet namens Kelt-9b: Dass es noch viel extremer geht, stellt der 2017 Kelt-9b unter Beweis. Er gilt als der heißeste bisher bekannte Exoplanet. Rund 650 Lichtjahre von der Erde entfernt, kreist dieser Gasriese alle 36 Stunden vollständig um seinen Stern und wird von dessen Schwerkraft langsam zu einem Ei deformiert. Der Planet ist rotationsgebunden, wendet seinem Zentralgestirn HD 195689 also stets dieselbe Seite zu. Das hat Folgen: Die Tagseite von Kelt-9b bekommt derart viel Strahlung ab, dass sie Temperaturen von fast 5000 Grad Celsius erreicht. Selbst die ewige Nachtseite des Planeten kühlt nicht unter 2500 Grad ab – für Leben ist das definitiv kein Heimatort.
Trappist-1, System mit sieben Welten: Fast zeitgleich wie die lebensfeindliche Höllenwelt Kelt-9b wurde gleich ein ganzes Planetensystem entdeckt, dass die Herzen von Astrobiologinnen und Astrobiologen höherschlagen lässt: Um den Zwergstern Trappist-1, der 40 Lichtjahre von uns entfernt ist, kreisen zumindest sieben etwa erdgroße Planeten. Auf einigen davon könnte es im einen oder anderen Aggregatzustand Wasser geben, drei davon befinden sich in der habitablen Zone des Sterns. Vieles an diesem Planetensystem ist erstaunlich – etwa wie ähnlich sich die sieben Welten sind: Keine Gasriesen wie Jupiter oder zwergenhafte Gesteinsplaneten wie Merkur sind darunter, sie alle sind erdgroße Gesteinsplaneten mit etwa gleicher Dichte.
Exoplanet Nummer 5000: Einen großen Meilenstein ließen Astronominnen und Astronomen im März 2022 hinter sich. Die US-Weltraumbehörde Nasa nahm den fünftausendsten Eintrag auf ihrer Liste der bestätigten Exoplaneten vor. Die beeindruckende Zahl untermauerte, wie schnell die Exoplanetenforschung zu einem boomenden Feld der Astronomie wurde, das unser Verständnis vom Universum verändert.
Im innersten Kreis – Trappist-1b: Inzwischen geht es längst nicht nur darum, weitere Planeten zu entdecken. Neue Instrumente wie das 2021 gestartete James-Webb-Weltraumteleskop erlauben auch immer genauere Analysen ferner Welten. Die Planeten von Trappist-1 sind besonders spannende Forschungsziele. Ein internationales Forschungsteam nahm mit dem Webb-Teleskop kürzlich den innersten der sieben Trappisten ins Visier, genannt Trappist-1b: Wie von Modellen vorhergesagt zeigte sich zwar, dass der Planet keine Atmosphäre hat, sondern eher an "unseren" innersten Planeten Merkur erinnert. Seine Nachbarplaneten könnten aber lebensfreundlicher sein – und sollen in den kommenden Jahren eingehend untersucht werden.
(David Rennert, 5.4.2023)