Artikel, erschienen in der Frankfurter Allgemeinen Zeitung am 02.12.2001.

Abdruck der Autorenversion mit freundlicher Genehmigung durch die Autorin Regine Rachow.

Wo seid ihr, ferne Welten?

Mit ausgefeilten Rechenprogrammen und kühnen Schlüssen haben Astronomen fast 80 Begleiter fremder Sterne ermittelt. Nun wollen sie endlich einen der extra-solaren Planeten sehen. Auch im Thüringischen Tautenburg.

Der Stern steht im Norden und nicht gerade günstig. Ziemlich flach am Horizont." Kein vernünftiger Mensch würde den heute beobachten." Dr. Eike Guenther, ein hünenhafter Wuschelkopf, der aus Kiel stammt und gut für einen Seemann gelten könnte, lacht und greift nach der Jacke. Es muss sein. Sein Stern ist ein "heißer Kandidat", zu heiß, ihn unbehelligt untergehen zu lassen. Dafür soll das Fernrohr unter den Himmelsnordpol schwenken, ein Manöver, das Guenther, Astrophysiker an der Thüringer Landessternwarte Tautenburg, und Nachtassistent Christian Högner lieber von der Kuppel aus steuern. Wir verlassen das warme Beobachtungsstübchen und steigen im Schein einer Taschenlampe die Treppen hinauf. Nicht ohne vorher einen Blick auf das Schaltpult neben dem Monitor geworfen zu haben. Auf einem der Displays blinkt die Sternzeit: 22h 15min 12sec.

Kalt und unbeteiligt funkeln ferne Welten durch den Kuppelspalt, ein riesenhaftes Rohr reckt sich ihnen entgegen. Der Hauptspiegel, auf den das Sternen-Licht am unteren Ende des Fernrohrs fällt, misst zwei Meter im Durchmesser - das größte Schmidt-Teleskop weltweit, 1960 wurde es errichtet. Herr Schmidt entwickelte diesen Teleskoptyp gewissermaßen mit einem Weitwinkel, um einen extrem großen Ausschnitt des Himmels gleichmäßig scharf abbilden zu können. Eike Guenthers meiste Aufmerksamkeit gilt sehr, sehr jungen Sternen, wenige Millionen Jahre alt. Er will sie spektralanalytisch nach Begleitern durchmustern, extra-solaren Planeten, von deren Existenz Astronomen weltweit überzeugt sind. Ein paar "heiße Kandidaten" hat Guenther in diesem Jahr schon ausfindig gemacht. Ihre Namen, nüchterne Katalognummern, werden gehütet, um die Konkurrenz nicht unnötig zu beunruhigen. Weltweit ist eine fieberhafte Suche nach fremden Welten im Gange.

1995 versetzte Michel Mayor, ein Schweizer Astronom, auf einer Tagung in Florenz die Fachwelt in helle Aufregung - mit einem Poster über Daten eines Planeten, der weit außerhalb des Sonnensystems um den Stern 51 Pegasi kreisen sollte. Seither wurden knapp 80 Begleiter fremder Gestirne entdeckt. Aber was heißt schon entdeckt? Gemessen wurden an den Sternen gewisse Pendelbewegungen. Astronomen sprechen von wobbles, Indizien für unsichtbare Begleiter.

Umkreist ein Planet einen Stern, bewegen beide sich den Gesetzen der Gravitation gemäß um den gemeinsamen Schwerpunkt. Ein Beobachter, der seitlich auf das Geschehen blickte, sollte dies erkennen, wenn er das Licht des Sterns in Spektren zerlegt. Bewegt der Stern sich auf den Beobachter zu, verschieben seine Spektrallinien sich zum Blauen hin, und zum Roten, wenn er sich wieder entfernt. Aus diesen Veränderungen der sogenannten Radialgeschwindigkeit ziehen Astronomen Rückschlüsse auf Masse, Bahn und Umlaufzeit seines Begleiters sowie auf dessen Entfernung zum Stern. Doch niemals ist ein Planet selbst gesichtet worden. Planeten werden von den Gestirnen, die sie begleiten, einfach überstrahlt.

Eike Guenther knipst am Schalttisch der Halle eine Leselampe an und entnimmt einer Liste die Koordinaten seines aktuellen Kandidaten. Per Knopfdruck setzt sich rumpelnd die Kuppel in Bewegung. Das riesenhafte Fernrohr dagegen schwenkt seltsam leise seine 60 Tonnen über die Kuppelmitte und senkt sich bedächtig bis unter den Himmelsnordpol. Das Teleskop lagert reibungsfrei auf einem Ölfilm, erklärt Guenther. "Man könnte es mit einem Finger bewegen." Doch der wäre nicht so präzise wie der Rechner, der den Koloss mit einer Genauigkeit von etwas weniger als einer Bogensekunde nachführt, um etwa die Erdrotation auszugleichen. "Wenn ich die Höhe des Teleskops um eine Bogensekunde verändere, hebt das Rohr sich vorn um eine Haaresbreite." Die Worte hallen unter der hohen Kuppel. Die Kälte lässt den Atem kondensieren. Auch hier oben leuchtet die Sternzeit hinter einem Fensterchen auf dem Schalttisch: 22h 20min 37sec. Das Teleskop hat Position bezogen.

"Es gibt eine Chance", sagt Eike Guenther, als wir die Kuppelhalle verlassen, eine Chance, Planeten endlich direkt vor die Linse zu bekommen. Man muss sich die jungen Sterne vornehmen. Wie Astronomen inzwischen meinen, sind Planeten ein Nebenprodukt der Sternenentstehung, sie sollten daher bei jungen Sternen ebenso häufig anzutreffen sein wie bei alten. "Und nach unseren Formeln leuchten junge Planeten kurz nach ihrer Entstehung im Infraroten extrem hell." Das würde den Helligkeitsunterschied zu ihrem Zentralgestirn enorm verkleinern. Die besten Teleskope der Welt sollten in der Lage sein, sie zumindest bei nahen jungen Sternen nachzuweisen.

Dies zum Ziel hat Eike Guenther gemeinsam mit Max-Planck-Forschern in Garching und Kollegen der Europäischen Südsternwarte ESO eine hinreichende Anzahl junger Sterne in der Nachbarschaft aufgelistet. Mehrmals im Jahr fahren sie zum New-Technology-Telescope nach La Silla in Chile um sie zu beobachten. Und auch dort zeichnen sich "heiße Kandidaten" ab. Mit dieser direkten Methode könnten die Forscher sehr weit vom Zentralgestirn entfernte Planeten entdecken, etwa mit einem Abstand von Hundert Astronomischen Einheiten (AU), was hundertmal der mittleren Entfernung Erde-Sonne entspricht. Während die spektralanalytische, indirekte, Methode, wie sie in Tautenburg betrieben wird, nur für Planeten mit einem Abstand von 0,1 AU in Frage kommt.

Nachassistent Christian Högner hat am Monitor den aktuellen Kandidaten scharfgestellt: ein heller Fleck schiebt sich ins Bild. Mit Mausklick startet Eike Guenther von einem zweiten Computer aus die Belichtung. Gewöhnlich dauert sie 20 Minuten. Vom Fernrohr wandert das Licht des fremden Sterns über Hilfs- und Umlenkspiegel in den Keller zum Spektrografen, der mit seinen raumfüllenden Spiegeln und Gittern das Licht zerlegt. Das Ergebnis wird von einer CCD-Kamera aufgenommen, die im Spektrografen sitzt und deren Belichtung Guenther gerade gestartet hat. Von dort gelangen die Daten in einen Rechner. 22h 31min 40sec Sternzeit. Auf dem Bildschirm tauchen ockerfarbene Streifen auf, zerteilt durch eine Art Strichcode, die charakteristischen Spektrallinien.

"Nicht sehr aufregend, oder?" Eike Guenther lacht. Ihm offenbart das Sternenspektrum: Temperatur und chemische Zusammensetzung, Beschaffenheit magnetischer oder elektrischer Felder. Die Radialgeschwindigkeit jedoch, und um die geht es, gibt sich nicht ohne weiteres zu erkennen. Guenther hat einen Vergleich parat: Man müsste das Spektrum der Sonne von Tautenburg bis Weimar, mithin 30 Kilometer, auseinanderziehen, damit Jupiter seine Anwesenheit durch eine Verschiebung der Spektrallinien um nur einen Millimeter verriete. Erst nach Tagen haben Rechner die Daten der fernen Sterne auf einen solchen winzigen Wert reduziert. Um Messfehler auszuschließen wird jeder Stern zweimal belichtet. Und all der Aufwand für einen wobble?

Wir lernen beim Studium ferner Welten viel über uns selbst, sagt hinter uns eine sonore Stimme in reinstem Amerikanisch. Artie Hatzes, der Direktor, hat sich ins Beobachtungszimmer geschlichen, um vor Dienstschluss nach dem Rechten zu sehen. "Tatsächlich lautet die Frage: Warum gibt es Planeten? Warum gibt es - uns?" 1988 begann Artie als Postdoc bei Bill Cochran an der Texas University mit der Radialgeschwindigkeitsmethode Exo-Planeten zu fahnden. Drei hat er später entdeckt. An Tautenburg reizte ihn nicht nur eine Professur an der Universität Jena, sondern auch die Möglichkeit, "ein völlig neues Programm aufzubauen" - abseits der inzwischen von einem Dutzend Forschergruppen benutzten Pfade. "Die meisten suchen nach Sternen wie der Sonne", sagt er. In Tautenburg, wo das Schmidt-Teleskop die bundesweit einzige Möglichkeit für Spektralanalysen entsprechend hoher Auflösung bietet, kümmert man sich gewissermaßen um den Rest: Doppelsterne, Sterne mit einem hohen Gehalt an schweren Elementen, junge Sterne. Seit einem Jahr ist Artie hier, inzwischen widmen die Tautenburger Forscher ein Drittel ihrer gesamten Beobachtungszeit den Planeten.

Warum also gibt es Planeten? Paradoxerweise scheint die Wissenschaft sich, je genauer sie hinschaut, immer mehr von einer Antwort zu entfernen. Nicht eine der gefundenen extra-solaren Welten ähnelt in irgendeiner Weise unserem Sonnensystem. "Die bisherige Theorie", sagt Artie, "erklärt sehr schön, warum ein Gasriese wie Jupiter sich weit am Rand befinden muss." Nebenbei habe Jupiter auch nur auf einer solchen Position etwa Kometen mit Kollisionskurs von der Erde ablenken können. Nun fand man jupiterähnliche Planeten, doch allesamt mit exzentrischen Eigenschaften: mit sehr kurzen Umlaufperioden, sehr nahe am Zentralgestirn und meist auf stark elliptischen Bahnen. Natürlich fehlt es nicht an Ideen, das Neue zu erklären. "Aber dann muss man wiederum fragen: Warum ist unser Jupiter so etwas - besonderes?" Am Ende gar steht die Wissenschaft dort, wo sie am Anfang war.

"Nicht ganz", sagt Eike Guenther. "Vor 30 Jahren dachten die meisten Astronomen, dass Planeten aus purem Zufall entstehen. Heute wissen wir: Sie entstehen notwendigerweise mit den Sternen." Das Netz, mit dem man derzeit nach ihnen fische, habe eben noch zu grobe Maschen. In zehn bis 20 Jahren werde man sich den "habitablen" Planeten nähern, den erdähnlichen also. Entsprechende Missionen sind in Planung: Kepler>in den USA, Eddington in Europa. Ab 2015 soll Darwin nach Signaturen von Leben suchen.

In naher Zukunft schon, nämlich 2003, startet der europäische Satellit Corot, um vom All aus sogenannte transits zu beobachten. Das sind Verfinsterungen von Sternen, an denen gerade Planeten vorbeiziehen. Bisher kennt man einen einzigen Planeten mit einem solchen periodischen Durchgang. Er bewegt sich um einen Stern mit der Katalognummer HD 209458. Corot soll mit einem Schlag 30.000 Sterne mustern. Artie Hatzes ist co-investigator für das Programm. Zudem wird in Tautenburg eine Kamera entwickelt, die mit speziellen Filtern und komplizierten Rechenprogrammen Direkt-Aufnahmen von Begleitern auch heller Sterne gestattet. Ab Frühjahr 2002 schließlich wird Eike Guenther gemeinsam mit Forschern aus Garching, Berkeley und Hawaii sogar das Hubble-Space-Teleskop für seine Jagd nach jungen Planeten nutzen können.

Was wird aus seinen Kandidaten? Mag sein, dass schon im nächsten Jahr die ersten von Tautenburg aus entdeckten Planeten veröffentlicht werden. Und ein am New-Technology-Telescope in La Silla beobachteter Kandidat ist so "heiß", dass Guenther und seine Kollegen ihn jetzt mit dem weltgrößten Teleskop, dem Very-Large-Telescope (VLT) auf dem ebenfalls in der Atakama-Wüste gelegenen Cerro Paranal, beobachten wollen. Beobachtungszeit ist schon beantragt. Nun üben sie sich in Geduld, denn die VLT-Termine sind auf Monate vergeben. Wenn dann die Reihe an ihnen ist, wird freilich alles sehr schnell gehen: Das VLT ist so modern, dass die Forscher ihre Daten lediglich per file zu versenden brauchen und zu gegebener Zeit ein Operator das Programm für sie startet. Zum VLT braucht kein Himmelsforscher sich mehr zu begeben.

Schade, eigentlich. Doch zum Glück gibt es noch La Silla. Eike Guenther ist gern dort. An den 13 Teleskopen herrscht nachts ein Betrieb wie auf einem großen Kongress, immerzu trifft man Leute, schwärmt er. Die große Trockenheit hält den Himmel klar und blank wie nirgendwo sonst. Wenn die Belichtung läuft, kann man rausgehen auf die Plattform, sich auf den Boden legen, über sich nichts weiter als den Himmel, und sich einreden: dort oben ist jetzt unten. Klappt fast immer, sagt Eike Guenther. Man muss halt sehr entspannt sein. Für einen Augenblick fühlst du dich einfach wie im Weltraum.

Auf dem Display läuft unbeeindruckt die Sternzeit davon. Soeben standen alle Ziffern auf Null. Nach 23 Stunden und 56 Minuten, einer Erd-Umdrehung, hat ein neuer astronomischer Tag begonnen. Vor 2.452.220 Tagen, für die Astronomen der Beginn der Zeitrechnung, soll erstmals auf der Erde eine Sonnenfinsternis dokumentiert worden sein. Von der Wanduhr ist die Normalzeit ablesbar: 20:15 Uhr mitteleuropäischer Zeit. Acht Beobachtungsstunden haben Eike Guenther und Christian Högner noch vor sich. Der Stern, dessen Name geheim bleiben soll, ist längst untergegangen. Im Westen steht schon der nächste Kandidat. Auch der wird nicht verraten.