Science-Fiction-Erzählungen aus dem vergangenen Jahrhundert, die auf fremden Planeten spielen, dürfen uns nicht darüber hinwegtäuschen: Noch vor dreißig Jahren hatte man keine Ahnung, ob es fremde Planetensysteme ähnlich dem unseren gibt und wie diese aussehen würden. Wenn man aber das Fremde nicht kennt, liegt es nahe, anzunehmen, dass es dem Bekannten ähneln muss. Doch diese oft genutzte Strategie funktioniert bei Planeten, die um ferne Sonnen kreisen, schlecht – das zeigte sich bereits 1995, als der erste Exoplanet im Umlauf um einen Hauptreihenstern entdeckt wurde. Dieser Planet, ge­nannt 51 Pegasi b, überraschte die Wissenschaftler als ein Gasplanet, der nur rund vier Tage braucht, um seinen Heimatstern zu umkreisen. Das de­monstrierte: Die Ordnung unseres Sonnensystems, in dem sich innen Gesteins- und außen Gasplaneten be­finden, gilt keinesfalls überall.

Die Vermutung, dass unser eigenes Sonnensystem im Kosmos keine Mustergültigkeit beanspruchen kann, hat sich seitdem immer weiter erhärtet. Mittlerweile kennt man mehr als 5000 Exoplaneten, und dennoch ist man von einem vollständigen Verständnis der Planetenentstehung und einer umfassenden Charakterisierung der existierenden Systeme weit entfernt.

Das liegt auch daran, dass die Beobachtung von fernen Planeten sehr herausfordernd ist, da diese von ihren Sonnen massiv überstrahlt werden. Günstig ist es hier, wenn ein Planet vor seinem Stern vorbeiläuft und diesen temporär verdunkelt: Dann kann aus dieser Verdunkelung nicht nur seine Existenz, sondern auch seine Größe und aus dem durch seine Atmosphäre durchscheinenden Licht im Prinzip sogar deren chemische Zusammensetzung abgeleitet werden. Besonders gut funktioniert das, wenn der Größenunterschied zwischen Planet und Stern vergleichsweise klein ist und wenn der Planet den Stern in möglichst kurzen Zeitabständen verdunkelt, sich also eng um den Stern bewegt.

Attraktives Beobachtungsziel der Exo­planetenforscher

Diese beiden Punkte machen rote Zwergsterne zu einem besonders attraktiven Beobachtungsziel der Exo­planetenforscher, die kleinsten Sterne, die noch zur Fusion von Wasserstoff fähig sind. Planeten, die sich eng um diese kühlen Zwerge bewegen, sind nicht nur gut zu beobachten, sondern sind gleichzeitig so mo­derat temperiert, dass sie flüssiges Wasser beherbergen können – die Schlüsseleigenschaft dafür, dort le­bensfreundliche Bedingungen er­war­ten zu können. Wenn man aber wissen will, ob diese fernen Welten auch tatsächlich alle Vorbedingungen für die Entstehung von Leben bereithalten, muss man über deren zu erwartende Sonneneinstrahlung hinaus noch zusätzliche Informationen über deren Zusammensetzung ermitteln.

Daran haben sich nun die spanischen Astronomen Rafael Luque und Enric Pallé gemacht. Für 34 Exoplaneten im Umlauf um rote Zwergsterne haben sie Beobachtungen zusammengetragen, die es erlauben, anhand ihrer dynamisch bestimmten Massen zu­sätzlich zum Radius auch die Dichte dieser Himmelskörper zu ermitteln. Das in der aktuellen Ausgabe des Fachjournals „Science“ veröffentlichte Ergebnis: Die untersuchten Planeten fallen in drei verschiedene Gruppen. Die erste Gruppe umfasst Ge­steinsplaneten mit erdähnlicher Zu­sammensetzung. Die zweite besitzt eine Dichte, die einer 50:50-Mischung von Wassereis und Gestein entspricht ohne einen nennenswerten Gasanteil. Und schließlich gibt es Gasplaneten mit größeren Massen und geringeren Dichten. Das Ergebnis war für die Forscher erstaunlich, denn allein auf der Grundlage der bislang beobachteten Größen der Planeten ging man davon aus, dass es nur zwei Gruppen gibt: kleine Gesteinsplaneten ohne Atmosphäre aus Wasserstoff und Helium und große Gasplaneten.

Die neu entdeckten wasserreichen Planeten sind vermutlich in den Außenbereichen ihrer Sonnensysteme entstanden, da es innerhalb der sogenannten Eislinie nahe dem Zen­tralstern angesichts der hohen Temperaturen dort zu trocken ist. Von dort müssen sie sich aber mit der Zeit in die Nähe ihrer Heimatsterne bewegt haben – das ist zumindest das von den Autoren der Studie bevorzugte Szenario. Solche Migration von Planeten scheint keine Seltenheit zu sein und erklärte bereits bei 51 Pegasi b, warum ein Gasriese so nah an seinem Stern beobachtet werden kann. Allerdings gibt es nach wie vor viele offene Fragen und Unklarheiten bezüglich der Entstehung von Planeten. Wie so oft ruhen die Hoffnungen auf künftigen Beobachtungen und insbesondere auf der Analyse der Planetenatmosphären, die weiter dazu beitragen sollen, die existierenden Modelle zu verfeinern.