Der Bamberger Ulrich Heber sucht nach fernen Sternen

Die mühsame Jagd nach unentdeckten Planeten - 23.01.2013 10:00 Uhr

Nürnberg/Erlangen  - Seit einigen Monaten scheint unter den Planetenjägern ein Virus ausgebrochen zu sein, das eine Dauer-Euphorie hervorruft. Das Universum ist plötzlich von Super-Erden, Diamantplaneten, Magma- und Wasserwelten bevölkert – fernen Planeten, die um Sterne außerhalb des Sonnensystems kreisen.

Astronom Ulrich Heber mit einem Lehr-Teleskop der Dr.Karl Remeis-Sternwarte in Bamberg.

Foto: dpa/Orgeldinger

Astronom Ulrich Heber mit einem Lehr-Teleskop der Dr.Karl Remeis-Sternwarte in Bamberg.

Foto: dpa/Orgeldinger

Auch Ulrich Heber vom Astronomischen Institut der Universität Erlangen-Nürnberg gehört zu den Planetenjägern. Mit der Euphorie ist es bei dem Professor allerdings nicht weit her: „Die Ergebnisse sind zweideutig“, warnt er vorneweg. „Wir können nur sagen, wie groß und schwer die Planeten sind und welche Dichte sie haben.“ Und selbst das ist schwierig genug. Denn Planeten, die ihren Mutterstern auf einer erdähnlichen Bahn umkreisen – sogenannte Exoplaneten –, werden von dessen Licht überstrahlt und bleiben selbst für die modernsten Instrumente unsichtbar. Erst, wenn sie von ihrem Stern etwa so weit entfernt sind, wie der Neptun von der Sonne, kann man das Sternenlicht mit aufwändiger Technik unterdrücken und den beleuchteten Exoplaneten als winzigen Punkt sichtbar machen.

Zuvor muss man allerdings nachweisen, dass sich der Lichtpunkt auf einer charakteristischen Planetenbahn bewegt. Das kann bei Umlaufzeiten von über 150 Jahren, wie etwa beim Planeten Neptun, schon einmal zehn Jahre dauern. Deshalb konnten die Wissenschaftler bislang erst zwölf Planeten beobachten, berichtet Heber. „Aber mit indirekten Methoden hat man außerhalb unseres Sonnensystems schon über 800 Planeten entdeckt.“

Dafür sind zwei Verfahren notwendig. Mit Hilfe des sogenannten Dopplereffekts können die Forscher messen, wie schnell sich ein Stern auf die Erde zu bewegt oder von ihr weg. Denn das charakteristische Lichtspektrum eines Sterns entsteht durch die Elemente, aus denen er zusammengesetzt ist. Manche Farben fehlen darin und erscheinen nur als schwarze Linien auf den Bildern der Physiker. Nähert sich der Stern der Erde an, rutschen die schwarzen Linien weiter in den blauen Teil des Licht. Entfernt er sich, wandern sie in den roten.

Ein Stern aber, der von einem Planeten umkreist wird, „eiert“ um den Schwerpunkt seines Sonnensystems. Im Idealfall erzeugt der unsichtbare Planet bei jedem Umlauf eine kleine regelmäßige Rot- und Blauverschiebung im Spektrum des Sternenlichts. Von ihr können die Forscher auf die Umlaufzeit und die Masse des Planeten schließen.

Planetenjäger schauen also nicht mit bloßem Auge durch ein Teleskop. Die Bamberger Sternwarte ist Sitz des Astronomischen Instituts der Universität Erlangen-Nürnberg. Hier lagern historische Teleskope, die wie die Sternwarte bereits 124 Jahre alt sind. Das Team um Ulrich Heber nutzt jedoch ein weit entferntes Instrument. Das Teleskop der Europäischen Südsternwarte, kurz ESO, steht in der chilenischen Atacama-Wüste. Die Steuerung des Teleskops für ein exakt vorgegebenes Zeitfenster wird vorab in Bamberg programmiert und simuliert. „Trotzdem ist es sinnvoll, dass ein Astronom nach Chile fliegt, um zum Beispiel auf Wetteränderungen zu reagieren“, sagt Heber.

Wer wie lange mit einem ESO-Teleskop arbeiten darf, entscheidet ein international besetztes Gremium. Ohne Zusammenarbeit geht es nicht: Die Europäer sind bei der Dopplerreflex-Methode führend, die Amerikaner bei der sogenannten Transitmethode.

Hierfür misst das NASA-Weltraumteleskop „Kepler“ kleinste Helligkeitsunterschiede im Licht eines Sterns. Sie können durch die Aktivität von Sonnenflecken entstehen oder durch einen Planeten, der sich zwischen den Stern und die Erde schiebt.

Wiederholt sich dieser Transit mehrfach im gleichen Zeitabstand, hat man neben einem neuen Exoplaneten auch gleich seine Umlaufzeit entdeckt. Die Größe der Helligkeitsabnahme lässt Rückschlüsse auf den Durchmesser des Himmelskörpers zu.

Aus dem Durchmesser können die Astronomen das Volumen des Planeten berechnen und schließlich dessen Dichte. Sie zeigt den Forschern, ob sie einen erdähnlichen Gesteinsplaneten vor sich haben oder einen Gasplaneten, der Jupiter ähnelt.

Ein Computermodell simuliert den Aufbau des Gesteinsplaneten mit verschiedenen Elementen wie Eisen, Silizium oder Kohlenstoff. Solche Tests können ergeben, dass der Exoplanet aus Graphit oder sogar aus Diamant besteht. Doch tatsächlich nachprüfen lässt sich das Ergebnis nicht.

Noch spekulativer bleibt die Frage, ob in diesen fernen Welten Leben möglich ist. „Momentan gibt es sieben Planeten-Kandidaten, die innerhalb der Zone, in der Wasser in flüssiger Form vorkommen kann, um ihren Mutterstern kreisen“, sagt Heber.

Für einen Astronomen ist das Leben das Sterne viel interessanter. Hebers Arbeitsgruppe sucht nach Planeten, die um sogenannte Horizontalast-Sterne kreisen. Sie gehen der Frage nach, ob ein Planet die gewaltige Ausdehnung seiner Sonne überstehen kann. „Nach heutigem Wissensstand würde die Erde das Rote-Riese-Stadium der Sonne überleben“, sagt Heber. „Der Mensch aber nicht.“