Schon der erste Exoplanet verwirft die Theorie der Planetenentstehung

Michel Mayor und Didier Queloz von der Universität Genf entdeckten den ersten Exoplaneten um den Stern 51 Pegasi im Sternbild Pegasus. Eine direkte Beobachtung des Sterns und eines umlaufenden Planeten galt wegen des großen Helligkeitsunterschiedes und des geringen Abstandes als unmöglich. Aber die sogenannte Radialgeschwindigkeitsmethode machte eine solche direkte Beobachtung zum Nachweis eines Planeten überflüssig.

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Dabei nutzten die Astronomen aus, dass der Stern keineswegs still steht, während ein Planet um ihn kreist. Vielmehr bewegen sie sich um ihren gemeinsamen Schwerpunkt. Dabei können einige Planeten einen Stern um einige Meter pro Sekunde beschleunigen. Diese Variation in der Geschwindigkeit des Sterns ist messbar durch Aufnahmen des Spektrums des Sternenlichts.

In dem Spektrum befinden sich dunkle Absorptionslinien, wo Licht bestimmter Wellenlängen von Atomen in den oberen Schichten des Sterns absorbiert wird. Die Wellenlängen dieser Absorptionslinien sind bei der Entstehung immer gleich. Allerdings verschiebt sich die Wellenlänge des Lichts durch den Dopplereffekt, wenn sich eine Lichtquelle auf einen Beobachter zu- oder von ihm wegbewegt.

Vier Tage sind ein Jahr

Moderne Spektrometer machten es möglich, selbst sehr kleine Abweichungen in der erwarteten Wellenlänge messbar zu machen. In den 1990er Jahren waren sie empfindlich genug, um den Dopplereffekt von Bewegungen mit wenigen Metern pro Sekunde messbar zu machen. Die periodische Veränderung im Dopplereffekt des Sterns 51 Pegasi ließ schließlich nur noch den Schluss zu, dass er etwa alle 100 Stunden von einem Planeten mit der halben Masse des Jupiters umkreist wird. Ein Jahr dauert nur vier Tage.

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Der erste entdeckte Exoplanet war so ungewöhnlich und unerwartet, dass anschließend große Teile der Theorie der Planetenentstehung neu entwickelt werden mussten. Seit 1995 wurden mehrere tausend Exoplaneten entdeckt, viele davon haben für die Verhältnisse unseres Sonnensystems ungewöhnliche Massen in ungewöhnlichen Orbits. Der Grund dafür liegt schlicht darin, dass die dabei verwendeten Methoden am besten mit großen Planeten in sehr engen Umlaufbahnen mit kurzen Umlaufzeiten funktionieren. Das gilt auch für die Entdeckung von Planeten, die im Lauf ihres Orbits ihren Stern bedecken und so dessen Helligkeit kurzzeitig reduzieren.

Anders als in der Begründung des Nobelpreiskomitees angegeben, kennen wir damit immer noch nicht unsere Stellung im Universum. Wir wissen nicht, welche Art von Planeten in der Milchstraße und im Rest des Universums normal ist. Aber dank Mayor und Queloz konnten die ersten Schritte dahin gemacht werden.

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 Flecken in der Hintergrundstrahlung zeigen die Frühzeit des Universums
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