Fremde Welten im Visier

Inzwischen ist der Nachweis von Planeten bei anderen Sternen Routine. Nun können Superteleskope sogar deren Atmosphären analysieren – und vielleicht bald Lebensspuren entdecken.

Ein Beitrag von Rüdiger Vaas

Vor 30 Jahren endete eine mehr als 2.500-jährige Spekulation darüber, ob noch andere – vielleicht belebte? – Planeten existieren. Dies war zugleich der Anfang einer grandiosen Entdeckungstour, die sich nun immer weiter beschleunigt, und zwar mit nicht absehbaren Konsequenzen. Denn 1995 haben Michel Mayor und Didier Queloz von der Universität Genf erstmals einen Trabanten bei einem anderen sonnenähnlichen Stern nachgewiesen. Dafür wurden sie 2019 mit dem Physik-Nobelpreis geehrt.

Inzwischen wurden rund 7.600 Planeten bei anderen Sternen aufgespürt sowie ähnlich viele Kandidaten, die erfahrungsgemäß überwiegend ebenfalls real sind, aber noch bestätigt werden müssen. Und das alles ist nur die sprichwörtliche Spitze des Eisbergs (die vielen Eiswelten eingeschlossen), weil die Detektionsmethoden sehr limitiert sind.

Hochrechnungen zeigen bereits, dass es wohl mehr Planeten gibt als Sterne in der Milchstraße – und dies sind über 100 Milliarden. Denn viele Sterne besitzen mehr als nur einen Trabanten; bei unserer Sonne sind es acht, ebenso bei Kepler-90 im Sternbild Drache, 2.800 Lichtjahre entfernt. Es wurden schon über 1.000 Planetensysteme mit zwei bis acht Trabanten nachgewiesen. Rund 750 bekannte Planeten umrunden einen Stern, der zu einem Doppel-, Dreier- oder Vierersystem gehört; 30 Planeten haben sogar eine weite Umlaufbahn um einen Doppelstern. Zudem wurden circa 900 Objekte mit weniger als 60 Jupitermassen im interstellaren Raum entdeckt: überwiegend wohl Planeten, die aus ihrem jeweiligen Sonnensystem herausgeschleudert wurden.

Exotische Exoplaneten

Der Reigen der Welten spart nicht an Exotik. Das begann bereits mit dem Fund von Mayor und Queloz bei dem 50 Lichtjahre fernen Stern 51 Pegasi (mittlerweile Helvetios genannt).

Denn sein Trabant namens Dimidium ist äußerst seltsam: Nicht nur umkreist er sein Gestirn alle 4,2 Tage in lediglich 7,9 Millionen Kilometer Abstand – nur 13 Prozent der Distanz des Planeten Merkur von der Sonne –, er ist auch äußerst groß und schwer, entspricht er doch der halben Masse und dem 1,2-Fachen des Durchmessers unseres Jupiters. Dimidium wurde durch die Hitze seines nahen Sterns aufgebläht und hat eine Oberflächentemperatur von fast 1.000 Grad Celsius.

Solche sogenannten Heißen Jupiter, das zeigte sich bald, sind recht häufig in der Milchstraße. Sie waren zuvor genauso wenig bekannt wie die Supererden. Diese gibt es in unserem Sonnensystem ebenfalls nicht. Sie besitzen Massen vom etwa 3- bis mehr als dem 10-Fachen der Erde, sind also leichter als Uranus (14 Erdmassen). Sie können felsige Oberflächen und tektonische Aktivitäten haben. Seit der ersten Entdeckung 2005 bei dem 15 Lichtjahre fernen Stern Gliese 876 im Sternbild Wassermann wurden über 1.000 Supererden aufgespürt.

Foto des Webb-Weltraumteleskops von vier Gasplaneten und einem Stern — Vier Gasplaneten um den 130 Lichtjahre entfernten Stern HR 8799: Das im März 2025 von einem Team um William Balmer von der Johns Hopkins University in Baltimore, US-Bundesstaat Maryland, publizierte Foto stammt vom Webb-Weltraumteleskop. Die Infrarotaufnahme entstand bei Wellenlängen von 3 bis 5 Mikrometern. HR 8799, im Foto ausgeblendet und als weißer Stern markiert, befindet sich im Sternbild Pegasus und ist nur 30 Millionen Jahre alt. Seine deshalb noch heißen Planeten haben Kohlendioxid-Atmosphären und sind alle massereicher als Jupiter. | © NASA, ESA, CSA, STScI, W. Balmer, L. Pueyo, M. Perrin

Atmosphären ferner Welten

Mittlerweile ist es nicht nur möglich, die Umlaufzeiten und Massen fremder Welten zu messen und daraus wichtige Eigenschaften wie Größe, Dichte, Temperatur oder Distanz zum Heimatstern zu berechnen. Es glückte in drei Dutzend Fällen auch, Planeten direkt zu fotografieren – freilich nur als kleine Lichtpünktchen.

Mehr noch: Mit den großen irdischen Sternwarten sowie den Weltraumteleskopen Hubble und Webb lassen sich inzwischen sogar die Lufthüllen naher Exoplaneten untersuchen. Es gelang den hochempfindlichen Detektoren nämlich, Spektren zu messen. Absorptionslinien darin verraten einige der Moleküle und Elemente, aus denen diese fernen Atmosphären bestehen. Gegenwärtig sind bei fast 300 Exoplaneten insgesamt bereits über 60 chemische Elemente und Verbindungen nachgewiesen.

Vor allem bei Heißen Jupitern mit sehr kleinen Umlaufbahnen und hohen Temperaturen ist die bekannte Vielfalt groß. Zu den Rekordhaltern gehören WASP-121b (Tylos) sowie WASP-189b – 860 beziehungsweise 320 Lichtjahre entfernt in den Sternbildern Achterdeck und Waage – mit Barium, Calcium, Chrom, Eisen, Helium, Kalium, Kobalt, Lithium, Magnesium, Mangan, Natrium, Nickel, Scandium, Strontium, Titan, Vanadium und Wasserstoff sowie Molekülen wie Kohlenmonoxid und Titanoxid. WASP (Wide Angle Search for Planets) bezeichnet ein internationales Konsortium unter der Leitung der britischen Universitäten in Warwick und Keele. Es sucht mit zwei robotischen Teleskopen am ganzen Himmel nach Trabanten bei Sternen und hat bereits rund 200 entdeckt.

Das Webb-Teleskop hat die Möglichkeit, Exoplaneten zu erforschen, signifikant verbessert. Die Sternwarte nahm schon einige Heiße Jupiter ins Visier. In der Atmosphäre von WASP-39b (inoffiziell Bocaprins genannt), 700 Lichtjahre entfernt im Sternbild Jungfrau, gibt es Wasserdampf, Natrium, Schwefeldioxid und Kohlendioxid. Ähnlich ist es bei WASP-96b im Sternbild Phönix mit 1.150 Lichtjahren Distanz; dort hat Webb zudem Kohlenmonoxid sowie Kalium nachgewiesen. Wasserdampf existiert ebenfalls in der sehr stürmischen Atmosphäre von WASP-43b im Sextant, 280 Lichtjahre entfernt, der seinen Stern in nur 19,5 Stunden umrundet. In der Exoatmosphäre von WASP-17b (Ditsö) im Skorpion, 1.300 Lichtjahre Abstand, konnte das Teleskop sogar erstmals Siliziumdioxid in Wolken detektieren; zuvor wurden dort schon Wasserdampf, Kohlendioxid, Aluminiumoxid und Titanhydrid gemessen.

Auch Atmosphären von kleineren Planeten ließen sich bereits analysieren. So fanden die Teleskope Hubble und Webb bei dem heißen Neptun WASP-107b in der Jungfrau, 210 Lichtjahre entfernt, Wasserdampf, Kohlendioxid, Kohlenmonoxid, Schwefeldioxid und Ammoniak. Indizien für Wasserdampf und Methan maß Webb zudem bei GJ-1214b. Diese 48 Lichtjahre entfernte Supererde (vielleicht eher ein Mini-Neptun) umkreist in 1,6 Tagen den Roten Zwergstern Gliese 1214 im Sternbild Schlangenträger und zeigt signifikante Temperaturunterschiede zwischen seinen Nacht- und Tagseiten (165 bis 280 Grad Celsius). Und in der Luft des Planeten K2-18b, der 120 Lichtjahre entfernt im Sternbild Löwe einen Roten Zwergstern umkreist, hat Webb spektrale Infrarotsignaturen von Kohlendioxid, Methan und vielleicht die potenzielle Biosignatur Dimethylsulfid nachgewiesen. K2-18b ist eine Supererde mit der 8,6-fachen Masse der Erde und besitzt wohl einen globalen Ozean.

Lebensspuren im All?

Das Webb-Teleskop könnte sogar Indizien für biologische Aktivitäten erhaschen. So wäre der Nachweis von Sauerstoff in einer Exoatmosphäre ein gutes Indiz für Leben dort. Denn Sauerstoff reagiert chemisch sehr leicht mit anderen Atomen und Molekülen und kommt daher in signifikanten Mengen kaum allein vor – es sei denn, sauerstoffhaltige Verbindungen werden gespalten. Das geschieht vor allem durch die Photosynthese von Pflanzen. Nur deshalb hat die irdische Atmosphäre heute den enormen Sauerstoff-Anteil von 20,95 Prozent.

Allerdings ist Sauerstoff allein noch kein eindeutiger Indikator für Lebensvorgänge. Zum einen gibt es Organismen, die die Sauerstoff weder erzeugen noch zur Atmung benötigen. Zum andern existieren abiotische physikochemische Reaktionen, die Sauerstoff freisetzen.

„Wir kennen einige Möglichkeiten, die zu einer Sauerstoff-Anreicherung führen und kein Leben voraussetzen“, sagt Stephanie Olson von der University of California in Riverside. „Hohe Sauerstoff-Konzentrationen könnten der Lebensentstehung auf einigen Planeten vorausgehen.“

Deshalb sind weitere Biosignaturen nötig. Zumindest auf der Erde bewirken ausschließlich Lebewesen, dass auch eine spezielle Kombination anderer Gase in der Luft vorhanden ist, und zwar in jeweils relativ hohen und über längere Zeiträume recht konstanten Konzentrationen. Dazu gehören Ozon, Methan, Kohlendioxid, Distickstoffmonoxid, Stickstoff, Wasser oder Monophosphan. Der Nachweis von einzelnen Arten dieser Moleküle in fremden Atmosphären wäre also kein überzeugendes Argument für außerirdisches Leben, aber spezifische Mischungen und Häufigkeiten davon zumindest ein vielversprechendes Indiz.

Buch
Tipp

Jenseits von Einsteins Universum

Rüdiger Vaas: Jenseits von Einsteins Universum. Von der Relativitätstheorie zur Quantengravitation.

Nikol, 576 S., 12,95 Euro, 2025

Rüdiger Vaas

ist Publizist, Dozent sowie Astronomie- und Physik-Redakteur beim Monatsmagazin bild der wissenschaft und Autor von 15 Büchern, zuletzt Emporgeirrt! (herausgegeben mit Helmut Fink; Hirzel 2025).

Hat Ihnen dieser Artikel gefallen?

Mehr davon finden Sie in unserer Lehrerzeitung MINT Zirkel! Mit dem digitalen MINT Zirkel-Abo erhalten Sie regelmäßig neue Ausgaben der digitalen Lehrerzeitung – vollgepackt mit praxisnahen Fachartikeln, didaktisch fundierten Materialien und exklusiven MINT Zirkel-Zusatzmaterialien. Speziell für Lehrkräfte im MINT-Bereich.

Beitrag teilen:

Ähnliche Beiträge

Leere Liste vom Weihnachtsmann inmitten weihnachtlicher Dekoration wie Zuckerstange und Weihnachtsmütze

Rätseln im Advent: Der Nikolaus hat Langeweile

2. Dezember, 2025

Simone Falk-Hiller wurde 1966 in Bremen geboren. Sie ist Betriebswirtin und Programmiererin, arbeitet als Lehrbeauftragte an der Lüneburger Universität Leuphana und bietet an Volkshochschulen Programmierkurse an. Außerdem ist sie eine sehr kreative Erfinderin von Denksportaufgaben. 2023 entwarf sie folgende Knobelei.

Weiter lesen

Geschmückter Tannenbaum steht in mystischerr Kulisse

Rätseln im Advent: Der rätselhafte Weihnachtsbaum

26. November, 2025

Das populärwissenschaftliche britische Magazin New Scientist erscheint seit 1956 jede Woche. Von 1967 bis 1977 enthielt es die Kolumne „Tantalizer“ (auf Deutsch: „Peiniger“) mit mathematischen und logischen Rätseln, die von dem britischen Philosophen Martin Hollis geschrieben wurden. Seit dem 22. Februar 1979 findet man in dem Magazin eine Denksportkolumne mit dem Titel „Enigma“ (auf Deutsch: „Rätsel“). Die Kolumne lief fast 35 Jahre lang, als am 28. Dezember 2013 das 1780. und letzte „Enigma“ erschien. Am 2. Januar 2013 stellte Peter Chamberlain das folgende Rätsel.

Weiter lesen

So bleibt Wissen wirklich hängen

26. November, 2025

Es kann frustrierend sein, sowohl für Schüler:innen als auch für Lehrkräfte an weiterführenden Schulen: Man gibt alles, gestaltet den Unterricht abwechslungsreich, sucht lebensnahe Beispiele, und trotzdem scheint das Interesse mancher Kinder und Jugendlichen schnell zu schwinden. Spätestens beim Korrigieren der Klassenarbeiten fragt man sich: Haben wir dieses Thema überhaupt behandelt? Was bleibt, ist das Gefühl, dass Wissen zwar vermittelt, aber nicht wirklich verankert wurde.

Weiter lesen

Junge Frau hält eine Tasse mit Kakao und Marshmallows in der Hand, während sie ein Buch liest

ENTDECKT – Unsere Lesetipps für die Weihnachtstage

19. November, 2025

Vorweihnachtszeit, Advent und dann endlich die Tage zwischen den Jahren: Endlich wieder ein wenig mehr Ruhe, um etwas Spannendes aus der MINT-Welt zu lesen. Stöbern Sie mit uns – hier kommen unsere Lektüreempfehlungen für die Weihnachtstage.

Weiter lesen

Pappschild mit einer farbigen Zeichnung einer brennenden Erde

Klimawandel im Spannungsfeld zwischen Bewahr- und Katastrophenpädagogik

19. November, 2025

Schon längst ist der Klimawandel kein politisches oder gesellschaftliches Randthema mehr. Die Klimaveränderungen sowie die damit verbundenen Auswirkungen auf Natur und Mensch betreffen uns alle. Hinzu kommt, dass vor allem die nachfolgenden Generationen mit den Folgen der globalen Erderwärmung umgehen und leben lernen müssen. Dafür ist es wichtig, dass schon Kinder verstehen, wie diese Veränderungen entstehen, welche Lebensgrundlagen dadurch bedroht sind und wie sie aktiv eine lebenswerte Zukunft für alle gestalten können.

Weiter lesen

Molekulare Küche – vom Sternerestaurant ins Klassenzimmer

19. November, 2025

Die molekulare Küche, die ihren Ursprung in der Spitzengastronomie hat, bietet zahlreiche Möglichkeiten für die Zubereitung und Präsentation von Speisen. Ein bekanntes Beispiel sind Alginatperlen, die als „Fruchtkaviar“ bekannt wurden und heute bei Jugendlichen in Bubble Tea als „Popping Boba“ große Beliebtheit genießen. Abgesehen von derartigen spielerischen Aspekten hält die molekulare Küche jedoch auch praktische Anwendungen bereit, etwa im Bereich Gesundheit und Pflege. Im Klassenzimmer verbindet sie kulinarische Kreativität mit naturwissenschaftlichem Lernen und macht Chemie im wahrsten Sinne des Wortes begreifbar.

Weiter lesen

Erde gibt den Blick frei auf zwei andere Planeten

Fremde Welten im Visier

12. November, 2025

Inzwischen ist der Nachweis von Planeten bei anderen Sternen Routine. Nun können Superteleskope sogar deren Atmosphären analysieren – und vielleicht bald Lebensspuren entdecken.

Weiter lesen

Junger Mann, der eine große Drohne in beiden Händen hält

Lebensretter aus der Luft – Porträt eines leidenschaftlichen Forschers

5. November, 2025

Günstig, leicht, sensibel: Das Sensorsystem LUCY ist dem menschlichen Gehör haushoch überlegen. Befestigt an Drohnen detektiert es Hilfeschreie von Verschütteten und kann so dabei helfen, Leben zu retten. Entwickelt hat das System die Forschungsgruppe von Dr. Marc Oispuu am Fraunhofer-Institut FKIE in Wachtberg.

Weiter lesen

Importierte Störenfriede – Herausforderung durch gebietsfremde Arten

29. Oktober, 2025

Wie fängt man Sonnenlicht am besten ein? Das ist nicht nur bei der Aufstellung von Photovoltaikanlagen wichtig, sondern auch für die Sonnenenergiewandler der Pflanzen, also bei ihren Blättern und deren Verzweigung und Ausrichtung. Es ist nicht vorteilhaft, wenn sie sich gegenseitig im Wege stehen und beschatten. Die Blattstellung folgt einem geometrischen Muster, das, mathematisch betrachtet, mit Spiralen, Selbstähnlichkeit, Fibonacci-Zahlen und dem Goldenen Winkel zu tun hat.

Weiter lesen

LEGO Education Naturwissenschaften Eine Gruppe von Schülerinnen baut an einem Modell

Wenn Forschen gemeinsam Freude macht

29. Oktober, 2025

Fragen, die uns zum Nachdenken bringen – genau darin liegt das Potenzial für echten naturwissenschaftlichen Erkenntnisgewinn. Wie kann ein Roboter Vorräte und Materialien im Weltraum transportieren? Warum leben Tiere in bestimmten Umgebungen? Und welche Auswirkungen hat ein Erdbeben auf einen Becher Limonade?

Weiter lesen

Junger Schüler schreibt eine Matheaufgabe, neben ihm ein Taschenrechner

Hausaufgaben – muss das sein?

21. Oktober, 2025

„Der Rest ist Hausaufgabe.“ Nicht originell, dieser Spruch, aber zehn Minuten vor Stundenende wirksam. Zumindest, wenn man als Lehrkraft seine Ruhe haben möchte. Aber hilft eine solche Hausaufgabe den Schüler:innen auch, den Inhalt des Unterrichts wirklich zu verstehen?

Weiter lesen

Antik anmutende Grafik mit einem alten weißbärtigen Mathematiker, der etwas aufschreibt

Ungelöste Rätsel der Mathematik

15. Oktober, 2025

In der Mathematik gibt es berühmte Fragen, die erst nach Jahrhunderten vergeblicher Versuche beantwortet wurden. Es gibt jedoch auch Probleme, die sich schließlich als beweisbar unlösbar erwiesen. Ihre Geschichte offenbart einiges über den Wandel, den die Mathematik in der Moderne durchmachte.

Weiter lesen

Fremde Welten im Visier

Exotische Exoplaneten

Atmosphären ferner Welten

Lebensspuren im All?

Buch Tipp

Jenseits von Einsteins Universum

Rüdiger Vaas

Hat Ihnen dieser Artikel gefallen?

Beitrag teilen:

Ähnliche Beiträge

Anmelden

Registrieren

Buch
Tipp