„Habe nun ach! Philosophie, Juristerei und Medizin, und leider auch Theologie! durchaus studiert mit heißem Bemühn. Da steh ich nun, ich armer Tor! und bin so klug als wie zuvor; heiße Magister, heiße Doktor gar, und ziehe schon an die zehen Jahr herauf, herab und quer und krumm meine Schüler an der Nase herum – und sehe, dass wir nichts wissen können!

Das will mir schier das Herz verbrennen!“ 

- Faust I, S. 354–365

Florian Freistetter: Die Neuentdeckung des Himmels

Der Autor dieses Buchs war mir bereits über seinen Blog bekannt, er betreibt in den Science Blogs die Seite Astrodicticum simplex. Er ist leidenschaftlicher Astronom und in der Planetenforschung tätig. Über den aktuellen Stand auf diesem Gebiet hat er sein Buch geschrieben. Lange hatte man nur vermutet, dass auch andere Sonnen von Planeten umkreist werden. Das legten Simulationsrechnungen zur Entstehung unseres Sonnensystems nahe. Aber Planeten sind sehr klein und lichtschwach im Vergleich zu ihren Sonnen, sodass es erst in den letzten knapp 20 Jahren gelungen ist, die Existenz extrasolarer Planeten nachzuweisen. Bereits in der Antike hatte man über andere Welten spekuliert. Lustig dazu der folgende Absatz im Buch:

Auch Filastrius, der sechste Bischof der italienischen Stadt Brescia, ärgerte sich im 4. Jahrhundert über die Häresie, „die besagt, dass es unendlich und unzählbar viele Welten gibt“, und über die „leere Meinung mancher Philosophen“. Die Bibel spricht nur von der Entstehung einer einzigen Welt, daher könne es auch nur eine Welt geben. Diese Meinung herrschte in der frühen Kirche vor, es gab nur wenige, die sich trauten, etwas anderes zu behaupten. Einer von ihnen war der Gelehrte Origenes, der im 3. Jahrhundert in Alexandrien lebte.

Er dachte darüber nach, was Gott wohl gemacht hatte, bevor er die Erde erschuf. Er habe sicherlich nicht faul auf seiner Haut gelegen, so etwas würde nicht zum allmächtigen Wesen Gottes passen. Viel wahrscheinlicher sei es, dass er davor eine andere Welt erschaffen hatte und davor wieder eine andere. Und wenn unsere eigene Welt irgendwann nicht mehr existiere, würde Gott sicherlich nicht einfach in Rente gehen, sondern weiter Welten schaffen. Nach Origenes war die Erde zwar tatsächlich die einzige Welt im Universum – aber nur eine in einer Reihe von vielen, die nacheinander von Gott geschaffen wurden.

Natürlich gab es auch andere und eher materialistische Denker, z.B. Epikur, die aufgrund von rein logischen Überlegungen zu dem Schluss kamen, dass andere Welten existieren müssen. Aber nachweisen konnte man das damals nicht. Heute ist unser Wissensstand ein anderer. Freistetter beschreibt in seinem Buch verschiedene Möglichkeiten, wie Planeten nachgewiesen werden können. Erfolgreiche Methoden bisher waren z.B.:

1.    Eine Sonne und ihr Planet bzw. ihre Planeten kreisen um einen gemeinsamen Masseschwerpunkt. Das führt dazu, dass sich die ferne Sonne mit der Periode des Planetenumlaufs auch von unserer Sonne entfernt bzw. sich ihr nähert. Das sieht man über den Dopplereffekt in ihrem Spektrum.

2.    Ein Planet kann sich von Zeit zu Zeit von der Erde aus gesehen vor seine Sonne schieben. Dann ändert sich deren Helligkeit geringfügig. Ein ähnliches Schauspiel habe ich mit der Venus vor der Sonne selbst schon einmal beobachten können: Venus-Transit.

3.    Auch ein Planet verzerrt Raum und Zeit um sich herum, zwar nicht so stark wie ein Stern oder eine ganze Galaxis, aber das führt ebenfalls zu den sogenannten Gravitationslinsen, die man von letzteren Himmelsobjekten kennt. Beobachtet man eine Region des Raumes und es verändert sich dort für eine kurze Zeit das Bild – Sterne verrücken um eine Winzigkeit von ihrem bekannten Platz – dann kann das ebenfalls von einem Planeten herrühren.

Man kann aus den bis heute gefundenen Planeten die Anzahl der tatsächlich vorhandenen Planeten schätzen. Das bedeutet zum Beispiel für die Anzahl der frei vagabundierenden Planeten, die keine Sonne umkreisen und von denen man bisher sieben gefunden hat:

Sieben vagabundierende Planeten klingt zuerst mal nach nicht viel. Interessant wird es aber, wenn man nachrechnet, wie viele Planeten man nicht gesehen hat. MOA und OGLE haben ja nur einen sehr kleinen Teil des gesamten Himmels beobachtet. Und es gibt keinen Grund, warum es gerade in diesem Teil des Himmels vagabundierende Planeten geben sollte und anderswo nicht. MOA und OGLE konnten auch nur Sterne beobachten, die hell genug für ihre Instrumente waren, und es gibt keinen Grund, warum nicht auch schwächer leuchtende Sterne Mikrolinsenereignisse zeigen sollten. Weil man also weiß, was man beobachtet und was man aus technischen Gründen nicht beobachten konnte, kann man eine Hochrechnung anstellen, um die gesamte Anzahl der vagabundierenden Planeten in der Milchstraße zu bestimmen. Genau das haben die Wissenschaftler von OGLE und MOA im Mai 2011 getan und kamen auf eine sehr erstaunliche Zahl: 400 Milliarden.

Unsere Milchstraße selbst besteht aus ungefähr 100 bis 400 Milliarden Sternen. Es gibt also ebenso viele vagabundierende Planeten wie Sterne. Der Himmel ist voller Planeten!

Und mit ähnlichen statistischen Methoden kann man auch die Zahl der Planeten abschätzen, die Sonnen umkreisen. Hierzu schreibt Freistetter:

umkreist. Sie benutzten die gleiche Technik wie bei den vagabundierenden Planeten, um aus den konkreten Entdeckungen die tatsächliche Gesamtzahl an Planeten zu berechnen. Und die war spektakulär: Im Durchschnitt wird jeder Stern der Milchstraße von 1,6 Planeten umkreist. Und selbst das ist nur eine untere Grenze für die wirkliche Anzahl der Planeten, denn in ihrer Hochrechnung waren nur Himmelskörper berücksichtigt, die nicht weiter als 10 astronomische Einheiten von ihrem Stern entfernt sind (was für Neptun und Uranus in unserem Sonnensystem zum Beispiel nicht zutrifft).

Diese Zahlen stimmen auch mit entsprechenden Hochrechnungen überein, die aus einer unabhängigen Auswertung der Kepler-Beobachtungsdaten gewonnen wurden. Auch hier kam man im Januar 2013 zu dem Ergebnis, dass im Durchschnitt jeder Stern von einem bis zwei Planeten umkreist wird. 17 Prozent aller Sterne sollten mindestens einen Planeten von Erdgröße haben, knapp 20 Prozent eine Supererde bis zur doppelte Größe der Erde. Und auch das sind wieder nur untere Grenzwerte, da nur die ihrem Stern sehr nahen Planeten bei der Hochrechnung berücksichtigt werden konnten. Die Erde selbst zum Beispiel wäre zu weit von der Sonne entfernt, um von dieser Statistik erfasst werden zu können. Die wahre Zahl der Planeten ist also mit Sicherheit noch viel größer.

Es ist erstaunlich, wie viel wir in den letzten Jahren über die fremden Welten herausgefunden haben. Vor 20 Jahren war man im Wesentlichen noch nicht schlauer als vor 2000 Jahren. Ob es irgendwo anders im Universum noch Planeten gab oder nicht, war unbekannt. Erst 1995 wurde nach jahrzehntelanger Suche der erste Planet gefunden, der einen normalen Stern umkreiste, und 18 Jahre später können wir feststellen, dass Planeten ein völlig normaler Bestandteil des Universums sind. Planeten sind genauso zahlreich wie Sterne selbst – oder zahlreicher.

Unser Sonnensystem ist nichts Besonderes. Das Weltall ist voll mit Sternen, die ebenfalls von Planeten umkreist werden. Von großen Gasriesen wie Jupiter oder Saturn oder kleinen Welten mit fester Oberfläche wie unsere Erde. Ob es aber irgendwo dort draußen tatsächlich eine „zweite Erde“ gibt, also einen Planeten, auf dem lebensfreundliche Bedingungen herrschen und vielleicht sogar Leben existiert, bleibt eine offene Frage. Eine Frage allerdings, die wir mit etwas Glück demnächst beantworten können.

Natürlich landet man hier zwangsläufig beim Fermi-Paradoxon, wenn es so viele Planeten gibt und mindestens einige über das Potenzial verfügen (sollten), (intelligentes) Leben hervorzubringen und einige Planeten schon viel länger als die Erde existieren und es Möglichkeiten gibt, interstellare Entfernungen zu überwinden, wo sind „sie“? Freistetter schreibt über einige der Überlegungen:

Diese Frage bildet das sogenannte „Fermi-Paradox“. Es geht auf den amerikanischen Physiker und Nobelpreisträger Enrico Fermi zurück, der es 1950 während einer informellen Diskussion mit Kollegen entwickelte. Wenn unsere Erde tatsächlich nichts Außergewöhnliches ist, dann sollte es da draußen noch jede Menge andere Zivilisationen geben, argumentierte Fermi. Außerdem ist die Sonne ein noch recht junger Stern; es gibt Milliarden, die viel älter sind und viel ältere Kulturen beherbergen könnten. Und selbst mit konventionellen, unterlichtschnellen Antriebstechniken (die auch wir schon zumindest theoretisch beherrschen) wäre es möglich, im Laufe mehrerer Jahrtausende in Generationenschiffen zu anderen Sternen zu reisen und fremde Planeten zu kolonialisieren.

Möglicherweise sind die Außerirdischen nicht an anderen Welten interessiert und zufrieden damit, auf ihrem Planeten zu leben. Oder es handelt sich um die Aliens, die wir aus den Science-Fiction-Filmen kennen und die völkermordend von Planet zu Planet ziehen (dann sollten wir froh sein, dass sie uns noch nicht gefunden haben!). Vielleicht haben uns die Außerirdischen aber auch bereits entdeckt und beschlossen, dass sie nichts mit uns zu tun haben wollen. Sie könnten das Sonnensystem zu einem „Naturschutzgebiet“ erklärt haben, das niemand betreten darf. Eventuell haben sogar die Verschwörungstheoretiker recht und die Aliens sind schon längst auf der Erde. Wir wissen nur deswegen nichts davon, weil alles von der Regierung vertuscht wird…

Die vorletzte Überlegung ist auch meine Lieblingshypothese. Wir leben in einer Art galaktischem Zoo und werden kritisch von den Außerirdischen beäugt. Wir sehen gar nicht das wirkliche Weltall, sondern nur eine um wesentliche Informationen bereinigte Version. Hinter einer Art Projektionsleinwand / Dysonsphäre tobt der Bär. Aber so richtig glauben Freistetter und ich sicher nicht daran – denn dann wären die Planetenentdeckungen der letzten Jahre ja auch bloß Illusionen… Deshalb wird die folgende Wikipediaseite auch eine von denen sein, die in der nächsten Zeit den größten Zuwachs zu verzeichnen haben: Liste der Exoplaneten.

Gastbeitrag von: Dr. Ralf Poschmann

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