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Es gibt ungefähr 100 Milliarden Galaxien im sichtbaren Universum, von denen jede wiederum etwa 100 Milliarden Sterne enthält. Und doch kennen wir unter diesen Myriaden von Sternen bisher nur einen einzigen, den zumindest ein Planet umkreist, auf dem Leben existiert: unsere Sonne.
Sie wurde vor schätzungsweise 4,6 Milliarden Jahren ungefähr auf halber Strecke zwischen dem Mittelpunkt unserer Galaxie und deren Rand gebildet. Lange Zeit hielt man sie für einen unbedeutenden Stern. Die neuere Forschung ergab jedoch, dass sie ein relativ grosses und helles Mitglied der Milchstrasse ist, mit einem erstaunlich vielfältigen Gefolge von Planeten – darunter einem, der sich in der idealen Entfernung befindet, um Leben hervorzubringen.
Wie Planeten entstehen, ist umstritten
Die Erde ist der einzige Planet innerhalb der sogenannten habitablen Zone der Sonne, wo sich die Durchschnittstemperatur im Bereich bewegt, der für flüssiges Wasser erforderlich ist, eine grundlegende Voraussetzung für die Entstehung von Leben. Alle anderen, von den innersten, steinigen Planeten Merkur, Venus und Mars bis hin zu den gewaltigen Gasriesen Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun, sind dafür entweder zu heiss oder zu kalt.
Trotz jahrzehntelanger Forschung ist nach wie vor umstritten, wie die Planeten entstanden sind. Die meisten Modelle beginnen mit dem Kollaps einer riesigen Wolke aus Gas und Staub unter dem Einfluss ihrer eigenen Schwerkraft, möglicherweise ausgelöst von der Druckwelle eines in der Nähe explodierenden Sterns oder einer Supernova.
Als diese Wolke zusammenfiel, stiegen Dichte und Temperatur in ihrem Kern so weit an, dass die Wasserstoffatome zusammengepresst und Kernfusionen ausgelöst wurden, die bis heute die Energie der Sonne liefern. Währenddessen bildete sich um die Sonne herum eine kreisende Scheibe von Staub und Schutt. Deren grössere Bestandteile kollidierten und verschmolzen zu zehn Kilometer grossen «Planetesimalen», den Bausteinen der Planeten.
Im Lauf der nächsten Millionen Jahre stiessen die Planetesimale zusammen. Ihre Schwerkraft zog noch mehr Gas und Schutt an, während sie sich wie Bulldozer ihre Wege um die Sonne bahnten. Binnen etwa 100 Millionen Jahren hatten die kleineren, inneren Planeten einschliesslich der Erde ihre feste Umlaufbahn eingenommen.
Mehr als 1000 Sterne mit Planeten
Die Grundzüge dieser Darstellung werden gestützt durch Belege, die von Planetensonden, den «Apollo»-Mondlandungen und umfangreichen Computersimulationen stammen. Doch die Entdeckung von Planetensystemen anderer Sterne hat gezeigt, dass wir vieles noch nicht verstehen.
1995 sorgten die Schweizer Astronomen Michel Mayor und Didier Queloz von der Universität Genf weltweit für Schlagzeilen. Sie hatten als Erste einen Exoplaneten entdeckt. Also einen Planeten, der um einen anderen Stern als unsere Sonne kreist. Wenn er auch nie direkt gesehen wurde, hat er seine Existenz doch indirekt verraten, weil sein Gravitationseinfluss zwei winzige Abweichungen in der Position seines Zentralgestirns namens 51 Pegasi verursacht hat.
Dass in nur 50 Lichtjahren Entfernung, also direkt vor unserer kosmischen Haustür, ein Planetensystem entdeckt wurde, ist höchst bedeutsam. Es legt nahe, dass die Bildung von Planeten relativ häufig sein könnte. Seit 1995 konnten weit über 1000 Sterne mit Planeten identifiziert werden. Die Mehrzahl befindet sich nicht weiter als 150 Lichtjahre von der Erde entfernt. Um die meisten von ihnen kreist nur ein Planet, einige haben aber mehrere Begleiter, um 55 Cancri ziehen fünf Planeten ihre Bahn.
Hinter der Statistik verstecken sich verblüffende Entdeckungen. Ein grosser Teil der bisher ausgemachten Exoplaneten ist mindestens so gross wie Jupiter. Sie bewegen sich aber auf Umlaufbahnen, die sich vom gemächlichen Zwölf-Jahres-Rundkurs unseres Gasriesen massiv unterscheiden. Im Jahr 2007 entdeckten Astronomen einen Planeten, der 13-mal so schwer ist wie Jupiter und binnen nur 77 Stunden um den Stern XO-3 kreist. Wie konnten sich solch gigantische Objekte in so geringer Entfernung von ihren Sternen bilden, wo Temperaturen über 1500 Grad Celsius herrschen? Sind sie tatsächlich dort entstanden oder in viel grösserer Entfernung?
Antworten sind vom US-Weltraumteleskop «Kepler» zu erwarten sowie von der Auswertung der 2013 abgeschlossenen Mission seines europäischen Gegenstücks «Corot». Beide Satelliten sind respektive waren in der Lage, Planeten über gewaltige Entfernungen hinweg aufzuspüren. «Kepler» hat schon über 700 Exoplaneten gemeldet. Astronomen erhoffen sich von den Teleskopen im Orbit genügend Beispiele, um die bei der Bildung von Planeten beteiligten Prozesse zu verstehen.
Die grösstmögliche Sensation bei der Jagd nach Exoplaneten wäre aber die Entdeckung eines erdähnlichen Planeten, auf dem Leben möglich ist. Den ersten dieser Art haben Astronomen 2007 ausgemacht: Gliese 581 c ist nur wenig grösser als die Erde und befindet sich am Rand der habitablen Zone seiner Sonne.
Ob es auf diesem Planeten Wasser gibt, ganz zu schweigen von Leben, ist bisher unklar. Das herauszufinden wird das Ziel einer künftigen Generation von orbitalen Observatorien sein, die dazu in der Lage sind, die Atmosphären weit entfernter Planeten auf Zeichen von Leben zu durchkämmen.
Schreiten diese Projekte wie geplant voran, könnten sie eines Tages einen Beweis dafür liefern, dass wir im Universum nicht allein sind.