• Jagd nach dem ersten Exoplaneten: Wie ich zufällig mitten in den Wettlauf um eine Weltsensation geriet

Jagd nach dem ersten Exoplaneten : Wie ich zufällig mitten in den Wettlauf um eine Weltsensation geriet

Vor 24 Jahren entdeckten zwei Astronomen eine neue Welt. Am Dienstag bekommen sie den Nobelpreis. Unser Autor wurde damals Zeuge dieses Wissenschaftskrimis.

Reto Schneider
Der sonnenähnliche Stern 51 Pegasi (rechts) und sein Exoplanet, der heute den Namen Dimidium trägt.
Der sonnenähnliche Stern 51 Pegasi (rechts) und sein Exoplanet, der heute den Namen Dimidium trägt.Illustration: ESO/M. Kornmesser/Nick Risinger

Am 6. Oktober 1995 ging eines der längsten und spektakulärsten Rennen in der Wissenschaft zu Ende. Die Schweizer Astronomen Michel Mayor und Didier Queloz gaben in Florenz bekannt: Um die ferne Sonne „51 Pegasi“ kreist ein Planet – der erste, der je bei einem fremden Stern entdeckt worden war.

Seit Kopernikus vor über 400 Jahren die Erde aus dem Zentrum des Universums verbannte, hatten Astronomen nach Planeten gesucht, die um andere Sterne kreisen. Planeten und möglicherweise auch manche Monde sind – nach gängiger Expertenmeinung – die einzigen Orte im Universum, auf denen sich Leben entwickeln kann.

Nur in günstiger Entfernung zu einem Stern herrschen Temperaturen, die der Chemie des Lebens entgegenkommen. Die Frage, ob es diese Welten wirklich gibt, wies weit über die Astronomie hinaus. Es ging um nicht weniger als um die Stellung des Menschen im Universum.

Die Schweizer Astronomen Didier Queloz (l.) und Michel Mayor.
Die Schweizer Astronomen Didier Queloz (l.) und Michel Mayor.Foto: Laurent Gillieron/KEYSTONE/dpa

Ich selbst geriet vor einem Vierteljahrhundert zufällig mitten hinein in ein Drama aus grotesken Zufällen und frappierenden Fehlentscheidungen, falschen Theorien und konspirativer Geheimnistuerei. Es war ein Drama, in dem im letzten Akt schließlich strahlende Gewinner und tragische Verlierer auf der Bühne standen.

Seinen Abschluss findet es erst am kommenden Dienstag, wenn Didier Queloz und Michel Mayor der diesjährige Physik-Nobelpreis verliehen wird – und ein paar andere leer ausgehen. Hier ist ihre Geschichte.

15. September 1994, Sternwarte Haute-Provence, Frankreich

Als der Boden aufhört zu zittern, tippt Didier Queloz hastig Zahlen in den Computer. Ein Stockwerk höher haben zwei Stellmotoren 48 Tonnen Stahl und Glas in Position gebracht. Eine Stunde und 39 Minuten nach Mitternacht ist das Teleskop der Sternwarte Haute-Provence zum ersten Mal auf einen Lichtfleck im Sternbild Pegasus gerichtet: „51 Pegasi“ ist einer von 140 Sternen, in deren Nähe das Genfer Team nach Planeten sucht.

Planeten leuchten nicht, sondern reflektieren nur das Licht ihres Muttersterns. Selbst mit den besten Teleskopen ist es nicht möglich, sie neben einem hellen Stern auszumachen. Stattdessen sollen die Bewegungen des Sterns den Astronomen verraten, ob ein Planet um ihn kreist. Dazu bauten Mayor und Queloz eine Art astronomische Radarfalle. Dieser Spektrograf erkennt am Licht eines Sterns, wie schnell sich dieser von uns entfernt oder sich uns nähert.

Erklärung der Methode, mit der Mayor und Queloz den Exoplaneten von 51 Pegasi gefunden haben.
Erklärung der Methode, mit der Mayor und Queloz den Exoplaneten von 51 Pegasi gefunden haben.Foto: Johan Jarnestad/The Royal Swedish Academy of Sciences

Falls sich diese Geschwindigkeit im Verlauf von Monaten oder Jahren regelmäßig ändert, kann ein Planet dafür verantwortlich sein, der über seine Gravitation gleichsam an dem Stern zerrt, während er ihn umkreist. Danach fahnden Mayor und Queloz in jener provenzalischen Spätsommernacht. Doch bei den Messungen in dieser Nacht benimmt sich 51 Pegasi unauffällig. Nichts deutet auf die steile Karriere hin, die dem Stern bevorsteht.

22. September 1994, Mount Hopkins, Arizona, USA

Acht Nächte ist Queloz' erste Messung her, da richtet Bob Noyes das Tillinghast-Teleskop auf 51 Pegasi. Der Harvard-Professor und sein Kollege Tim Brown vom Observatorium in Boulder (Colorado) waren durch die Hintertür zur Planetensuche gekommen. Eigentlich sind sie Sonnenforscher, doch weil eines ihrer Messgeräte nicht wie beabsichtigt arbeitete, waren sie auf Planeten umgestiegen.

Anders als bei Queloz, erlaubt der Spektrograf von Noyes nicht, die Geschwindigkeit der Sterne sofort auszurechnen. Noyes überspielt stattdessen die Rohdaten auf ein Magnetband, um sie später auszuwerten. Wie so oft bleiben die dann aber monatelang liegen. Das wird Noyes noch bereuen.

9. Januar 1995, Sternwarte Haute-Provence, Frankreich

Der Computer spuckt in dieser Nacht für 51 Pegasi ein sonderbares Ergebnis aus: Der Stern ist hundert Meter pro Sekunde schneller als im September. Queloz zweifelt erst einmal am Messgerät und an seinem Auswertungsprogramm. Denn einen Planeten, der eine solch massive Geschwindigkeitsänderung verursacht, kann es eigentlich nicht geben.

Teleskop der Sternwarte Haute Provence in Frankreich.
Teleskop der Sternwarte Haute Provence in Frankreich.Foto: Gdgourou/Wikimedia

Es müsste ein Riesenplanet sein, der seinen Stern in sehr geringer Distanz und kurzer Zeit umkreist. Doch Riesenplaneten, so das Dogma, können nur in großer Distanz von einem Stern entstehen, wo es genügend Baumaterial in Form von gefrorenem Gas gibt. Sie benötigen Jahre für einen Umlauf. Bei Jupiter, dem größten Planeten unseres Sonnensystems, sind es zwölf Jahre.

Queloz verschweigt die Messung gegenüber Michel Mayor sogar. Er ist sich sicher, dass der Fehler bei ihm liegt, und möchte ihn selber finden.

Auch in den folgenden Nächten verhält sich 51 Pegasi scheinbar chaotisch. Queloz beschließt, den Stern so bald wie möglich wieder zu beobachten. Doch es gibt ein Problem: Das Teleskop ist erst im März wieder verfügbar. 51 Pegasi verschwindet aber im März vom Nachthimmel und taucht erst im Juni wieder auf. Queloz will aber auf keinen Fall ein halbes Jahr warten. Also versucht er bei Kollegen, die dort eigentlich gebucht hatten, Beobachtungszeit am Teleskop zusammenzubetteln. Es gelingt.

6. Februar 1995, Sternwarte Haute-Provence, Frankreich

Am frühen Abend hat Queloz weitere vier Geschwindigkeiten beisammen. Er sieht, dass sich die Geschwindigkeitsänderung alle fünf Tage wiederholt. Jetzt schickt er Mayor, der für ein Gastsemester an die Universität von Hawaii gereist ist, eine E-Mail. Drei Stunden später trifft die Antwort ein: „Donnerwetter, das gibt zu denken...“

Position von 51 Pegasi.
Position von 51 Pegasi.Foto: Johan Jarnestad/The Royal Swedish Academy of Sciences

Mayor fordert Queloz auf, die Namen der Kandidatensterne „mit größtmöglicher Verschwiegenheit“ zu behandeln. Von nun an trägt 51 Pegasi den Codenamen „Kandidat 1“, und Queloz entfernt von jeder Grafik den Kopf, der sie dem Stern zuordnet. Die beiden Astronomen wissen, dass sie einer astronomischen Ungeheuerlichkeit auf der Spur sind.

Ihre Hypothese, dass es bei 51 Pegasi einen Planeten gebe, steht allerdings auf wackligen Füssen. Sie brauchen dringend mehr Daten. Die Zeit drängt. Anfang März wird 51 Pegasi am Horizont verschwinden.

18. Februar 1995, Sternwarte Haute-Provence, Frankreich

Didier Queloz hilft einem Techniker, Geräte neu einzustellen, und überredet ihn dazu, das Teleskop zweimal pro Nacht auf 51 Pegasi zu richten. Die Verhältnisse sind prekär. Der Stern ist nach Sonnenuntergang nur für kurze Zeit eine Handbreit über dem Horizont zu sehen.

Aus insgesamt sechzehn Messungen berechnet Queloz die Umlaufbahn und macht eine Voraussage für seine letzte Nacht: Um 19 Uhr 14 müsste sich 51 Pegasi mit 33,265 Kilometern pro Sekunde nähern. Zehn Minuten und eine Milliarde Rechenoperationen nach der Messung spuckt der Computer die Geschwindigkeit aus: 33,273 Kilometer pro Sekunde. Nur 8 Meter pro Sekunde neben der Vorhersage. Bei 51 Pegasi gibt es einen Planeten mit einer Umlaufzeit von exakt 4,23 Tagen. Davon ist Queloz jetzt überzeugt.

18. Februar 1995, Lick-Sternwarte, Kalifornien, USA

Als sich Didier Queloz am Morgen ins Bett legt, beginnt für zwei Astronomen neun Zeitzonen westwärts die Nacht. Geoff Marcy und Paul Butler von der San Francisco State University gehen in der Lick-Sternwarte südlich von San Francisco auf Planetenjagd.

Die Lick-Sternwarte in Kalifornien.
Die Lick-Sternwarte in Kalifornien.Foto: UC Regents / Lick Observatory (Willie Martini)

Um vier Uhr morgens zeigt ihr Dreimeterspiegel auf den Stern 70 Virginis. 34-mal haben sie diesen Stern in den letzten Jahren bereits anvisiert. Ihre Messungen sind zwar genauer als die der Schweizer, doch die Programme benötigen sechs Stunden, um eine einzelne Geschwindigkeit zu berechnen.

Deshalb lassen die Amerikaner ihre Rohdaten erst einmal liegen. Weil sie schon 1987 mit ihren Beobachtungen begonnen haben – sieben Jahre vor Mayor und Queloz –, glauben sie, ihr Vorsprung sei uneinholbar.

5. Juli 1995, Sternwarte Haute-Provence, Frankreich

Mayor und Queloz mussten vier Monate warten, bis sie 51 Pegasi erneut beobachten konnten. Die Messung in dieser Nacht soll die Bestätigung bringen. Es ist zwei Uhr morgens, als das Teleskop in Richtung 51 Pegasi zeigt. Zwölf Stunden später besorgt Mayor eine Torte und Champagner: 51 Pegasi ist im vorausgesagten Tempo zum Rendezvous erschienen.

Die Freude der Astronomen mischt sich mit der Befürchtung, man könnte ihnen den Triumph stehlen. Ihre Entdeckung ist nicht nur eine der bedeutendsten in der Astronomie, sondern auch eine der schnellsten. Wer die richtigen Messinstrumente hat, braucht nur vier Nächte, um den Planeten zu finden. Vier Nächte! Bislang war man von Jahren oder Jahrzehnten ausgegangen.

Einige Tage später klingelt bei Mayor das Telefon. Ein Wissenschaftsjournalist aus seinem Heimatland ist dran, bittet ganz unverfänglich um ein Interview. Dieser Journalist bin ich. Hätte ich Mayor gegenübergestanden, ich hätte vielleicht bemerkt, dass meine Anfrage ihn tief beunruhigt.

Er wird es mir später beichten: Mayor war überzeugt, dass ich Wind von der Sache bekommen hatte. Und wenn ein Journalist Bescheid weiß, ist vielleicht auch schon die Konkurrenz dahinter gekommen. Nicht zuletzt deshalb will Mayor seinen Fund möglichst bald auf dem „Cool Star Meeting“ Anfang Oktober in Florenz bekanntgeben.

August 1995, Sternwarte Boulder, Colorado, USA

Tim Brown gibt einer Studentin den Auftrag, alte Beobachtungsdaten zu analysieren. Darunter sind auch die Magnetbänder, die Bob Noyes im vergangenen September aus Arizona zurückgebracht hat. Die Auswertung zeigt bei 51 Pegasi sonderbare Geschwindigkeitsänderungen. Wie Queloz vermutet Brown, seine Messgeräte seien für das merkwürdige Ergebnis verantwortlich. Er nimmt sich aber vor, 51 Pegasi bei nächster Gelegenheit genauer zu beobachten.

August 1995, Astronomisches Institut der Universität Genf

Obwohl Mayor überzeugt ist, dass es seinen Planeten gibt, bereitet ihm eine Sache Kopfzerbrechen: Kann der Planet dort, wo er ihn gefunden hat, überhaupt existieren? Mayor will sichergehen, dass es keinen physikalischen Grund gibt, der einen Planeten so nahe beim Stern verbietet. Zu große Nähe sollte nämlich fatale Folgen haben: Gezeitenkräfte können Planeten auseinanderreißen, Hitze kann sie verdampfen, ein Teilchenstrahl sie wegerodieren. Falls eines dieser Szenarien zuträfe, würde ihm das bei der geplanten Ankündigung um die Ohren fliegen.

Michel Mayor im Nobel Museum in Stockholm zum Auftakt der Nobelwoche.
Michel Mayor im Nobel Museum in Stockholm zum Auftakt der Nobelwoche.Foto: Henrik Montgomery / TT News Agency / AFP

Mayor zieht seinen früheren Studenten Willy Benz ins Vertrauen, der seinen Kollegen Adam Burrows von der University of Arizona in Tucson kontaktiert. Burrows simuliert die Entstehung von Planetensystemen am Computer. Benz versucht, zu verschleiern, worum es geht. Aber Burrows kann es sich ausmalen. Er bestätigt, dass sich ein solcher Planet in der sicheren Zone befinden würde und wünscht Benz und dem „glücklichen Kollegen mit dem Geheimnis viel Glück“.

Zwischendrin in all der Aufregung – und obgleich sie es eigentlich gar nicht gebrauchen können – empfangen Mayor und Queloz mich dann auch noch zum Interview. Sie vermuten immer noch, ich wisse Bescheid. Tatsächlich habe ich nicht die geringste Ahnung. Während des Interviews in Genf wird mir dann aber klar, dass die beiden etwas zu verbergen haben. Auf die Frage, ob sie schon einen Planeten gefunden hätten, schmunzelt Michel Mayor und sagt: „Wir haben einen aussichtsreichen Kandidaten, mehr kann ich Ihnen nicht sagen.“

6. Oktober 1995, Florenz, Italien

Mayor präsentiert seinen Fund beim „Cool Star Meeting“ in Florenz. Die Meldung geht um die Welt. Er und Queloz können ihre Namen in der „New York Times“ lesen, in „Le Monde“ und in der Londoner „Times“. Ich hatte einen Monat zuvor eine Titelgeschichte für das Magazin „Facts“ geschrieben. Jetzt also noch eine.

Doch viele Fachleute bleiben skeptisch. Niemand kann erklären, wie ein so großer Planet so nahe bei einem Stern entstehen konnte. Zudem sind die vielen Ankündigungen aus den vergangen Jahren, die sich letztlich als nichtig erwiesen hatten, noch in lebendiger Erinnerung.

11. Oktober 1995, Lick-Sternwarte, Kalifornien, USA

Als Geoff Marcy und Paul Butler von 51 Pegasi erfahren, überprüfen sie die Messungen der Schweizer. Nur fünf Tage nach jenem 6. Oktober wird klar, dass sich Mayor und Queloz nicht getäuscht haben. Auch die Amerikaner finden die Geschwindigkeitsänderungen. Jetzt ist auch die Fachwelt überzeugt.

Marcy und Butler beginnt zu dämmern, was Mayors Resultat für ihre eigene Arbeit bedeutet. Falls Riesenplaneten nicht Jahre brauchen, um ihren Stern zu umkreisen, sondern nur Tage, hätten sie mit der Analyse der Daten auf keinen Fall warten dürfen.

Mit der Angst im Nacken, dass die Schweizer noch weitere Planeten finden könnten, deren Signatur vielleicht schon lange unbemerkt im Speicher ihrer eigenen Computer liegen, betteln die Amerikaner verzweifelt um schnelle Computer.

Paul Butler verlässt sein Büro kaum noch. Ununterbrochen füttert er die ausgeliehenen Rechner mit den Rohdaten, und schließlich finden auch sie bei 70 Virginis und bei 47 Ursae Majoris zwei Planeten.

70 Virginis mit seinem 1996 entdeckten Exoplaneten .
70 Virginis mit seinem 1996 entdeckten Exoplaneten .Illustration: T. Pyle, SSC, JPL / CalTech, NASA

Oktober 1995, Vancouver, Kanada

Bruce Campbell war sich immer sicher: Eines Tages würde jemand finden, was zu suchen er nach zehn Jahren frustriert und enttäuscht hatte aufgeben müssen. Jetzt ist es so weit: Ein Freund aus alten Planetenjäger-Tagen ruft an und erzählt ihm von 51 Pegasi.

Campbell war der Erste gewesen, der realistische Chancen gehabt hätte, als Entdecker eines extrasolaren Planeten in die Geschichte einzugehen. Als junger Ingenieur hatte er die entscheidende Idee gehabt, wie sich die Messung der Sterngeschwindigkeiten dramatisch verbessern ließ.

1980 hatte er zusammen mit Gordon Walker, Professor an der University of British Columbia in Vancouver, das erste Planetensuchprogramm gestartet. 1987 hatten sie bei einer Pressekonferenz bekanntgegeben, ein Planet umkreise den Stern Gamma Cephei alle zweieinhalb Jahre. Doch die Kollegen blieben skeptisch. Und anders als 1995 gab es niemanden, der den Fund hätte überprüfen können. Die Pressekonferenz war der Anfang vom Ende.

Der Stern Gamma Cephei (links) und der Exoplanet Gamma Cephei Ab.
Der Stern Gamma Cephei (links) und der Exoplanet Gamma Cephei Ab.Illustration: Wikimedia

Die Finanzierung stockte, und Bruce Campbell gelang es nicht, eine feste Anstellung bei der Universität zu bekommen. Aus Frustration über seine Situation löschte er 1991 in einer Nacht-und-Nebel-Aktion alle Daten, die er gemeinsam mit Walker in den vergangenen zehn Jahren gesammelt hatte.

Und er begann, als Steuerberater zu arbeiten.

Walker brauchte fast ein Jahr, um die Daten wiederherzustellen. 1992 schließlich wollte er den Planeten bei Gamma Cephei in einer Fachzeitschrift publizieren. Er hatte die Arbeit schon geschrieben, als ein Kollege Zweifel in ihm säte und er von einer Publikation absah. Erst 2003 stellte sich heraus, dass er Recht gehabt hätte.

8. Oktober 2019, Schwedische Akademie der Wissenschaften, Stockholm

Michel Mayor und Didier Queloz bekommen „für die Entdeckung eines Exoplaneten, der um einen sonnenähnlichen Stern kreist“, einen Nobelpreis in Pysik zugesprochen.

Didier Queloz nach der Unterzeichnung eines Stuhls im Rahmen der traditionellen Zeremonie im Nobel Museum in Stockholm.
Didier Queloz nach der Unterzeichnung eines Stuhls im Rahmen der traditionellen Zeremonie im Nobel Museum in Stockholm.Foto: Henrik Montgomery/TT News Agency/dpa

Sie gehen als die strahlenden Sieger in die Geschichte der Jagd nach Planeten außerhalb unseres Sonnensystems ein. Kollegen wie Tim Brown, Paul Butler und Bob Noyes müssen ohne Nobelpreis auskommen, sind aber heute allesamt erfolgreiche und gut beschäftigte Astronomen.

Doch Bruce Campbell und Gordon Walker sind die tragischen Helden dieser Geschichte. Über sie existieren nicht einmal Wikipedia-Einträge.

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