31.05.1993

Planeten-Brut aus dem Urnebel

Wimmelt es im Kosmos von intelligenten Lebewesen? Astronomische Modelle rechnen mit einem "Überfluß" an Planeten im Universum. Allein in der Milchstraße kreisen, neuen Schätzungen zufolge, vier Milliarden erdähnliche, wasserreiche Wandelsterne. Mit Superteleskopen sollen die fernen Welten nun aufgespürt werden.

Schon als Kind hatte Steven Beckwith einen Hang zu raumgreifenden Fragen. "Sind wir allein in der Galaxie?" wollte der Knabe beim Anblick des Nachthimmels wissen.

Heute ist der Sternengucker 41 Jahre alt, Direktor am Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg und glaubt, das Rätsel halbwegs gelöst zu haben: Alles deute darauf hin, "daß es in der Galaxie Planeten im Überfluß gibt", darunter viele mit "günstigen Lebensbedingungen".

Die Überzeugung, daß auch jenseits der Erdkruste Leben rumort, greift in der Astronomenzunft zunehmend um sich. Allein in der Milchstraße, der mit rund 100 Milliarden Sternen gefüllten Spiralgalaxie, soll durchschnittlich jede 24. Sonne von Planeten umkreist werden. Das jedenfalls behauptet der britische Astronom David Hughes.

Hughes' Hochrechnung, auf fünf Seiten im britischen Fachblatt New Scientist vorgestellt, verschmilzt neue astronomische und astrophysikalische Fakten zu einem bizarren Formelwerk. Aus seinen Gleichungen glaubt Hughes sogar die Anzahl der "möglichen Wohnstätten für Leben" herleiten zu können.

Der Himmelsarithmetiker aus Sheffield gehört zum theoretischen Trupp einer Bewegung, in die sich immer mehr Astronomen einreihen. Derzeit ist eine fiebrige Fahndung nach fernen, nichtsolaren Wandelsternen im Gange.

Aufwendiges Gerät ist in das Suchprogramm eingespannt: Infrarot-Spiegel und Radioteleskope wie der Radiowellen-Gigant von Arecibo auf Puerto Rico mit seiner 304 Meter messenden Empfangsschüssel.

Die Suche nach den fernen Sternentrabanten erweist sich als schwierig. Nur indirekt, durch winzige Wackelbewegungen des Muttergestirns oder bestimmte Anomalien in ihrem Wellenspektrum, läßt sich auf die Existenz der dunklen Trabanten schließen:
* Letztes Jahr orteten die US-Forscher Aleksander
Wolszczan und Dale Frail in 1300 Lichtjahren Entfernung
zwei planetenähnliche Gebilde, die den Pulsar PSR
1257+12 umkreisen. Die beiden Objekte sind etwa dreimal
größer als die Erde.
* US-Sternengucker in Pasadena ermittelten in den
Sternbildern Stier und Fuhrmann sieben junge Sonnen mit
einem Übermaß an Infrarotstrahlung. Die Anomalie wird
vermutlich von Planeten hervorgerufen.

Mittlerweile haben die Forscher die Suche auch im optischen Bereich aufgenommen. Ihr leistungsstärkster Ausguck ist der Esa-Satellit Hipparcos. Der Späher beherbergt ein Teleskop, das auf 6000 Kilometer Entfernung ein Fünf-Mark-Stück erkennen könnte - genug Sehkraft, um im Umkreis von 30 Lichtjahren Planeten von der Größe Jupiters ins Blickfeld zu rücken.

Noch hat Hipparcos kein Neuland gemeldet. Doch die Experten sind - angesichts fortschreitender Teleskoptechnik - optimistisch.

Der Münchner Astronom Reinhardt Genzel glaubt: "In 20 Jahren werden zahlreiche Planeten auf den Sternkarten verzeichnet sein."

Die Gewißheit der Himmelsforscher, bald reichlich Ernte einzufahren, stützt sich auf Schöpfungsmodelle der Astrophysiker. Sie legen nahe, daß der moderat beheizte und mit viel Frischnaß ausgestattete Heimatplanet des Menschen kein Unikat sein kann.

Gebildet werden die Himmelskörper, soviel ist sicher, aus interstellaren Molekülwolken. Dieses "Urgas" besteht zu 99 Prozent aus Wasserstoff und wabert wie dünner Nebel im Weltraum.

Als sich die Sonne vor etwa fünf Milliarden Jahren zu formieren begann, enthielt der Moleküldunst bereits Spuren an schwereren Elementen. Diese Stoffe entstanden in Sonnen, die vor Jahrmilliarden explodierten und ihre schwere Fracht in den Gasnebel hineinbliesen. Fast die gesamte Erdmaterie, ob Sauerstoff oder Uran, ist der "Ruß alter Sterne", wie Astronom Genzel formuliert.

Solche interstellaren Materieschwaden tendieren dazu, unter ihrer eigenen Schwerkraft zusammenzusinken. Sie verdichten sich und gewinnen so Rotationsenergie. Zugleich erzeugt der Knautschprozeß Wärme. Je mehr der Solarnebel schrumpft, desto heißer wird sein Zentrum. Sind im Innern etwa 2000 Grad Celsius erreicht, brechen die Wasserstoffmoleküle auseinander. Ein gewaltiger Druckabfall ist die Folge. Innerhalb weniger Jahre schnurrt der Gasball auf ein Hundertstel seiner Größe zusammen. Am Ende der Implosion hat sich ein immer noch instabiler "orangener Riese" gebildet. Unser Zentralgestirn hatte in diesem Stadium noch etwa die Größe der Merkur-Umlaufbahn.

Doch nicht jeder Stellarnebel übersteht den Stauchvorgang. Je größer seine Masse, desto mehr Rotationsenergie entwickelt er. Große Solarwolken entfachen beim Verdichten soviel Drehimpuls, daß sie in mehrere Teile zerreißen.

Das Resultat derartiger Crashs sind Doppelsterne oder multiple Systeme, wie sie den Astronomen seit langem bekannt sind. Der erdnächste Stern etwa, der 4,3 Lichtjahre entfernte Alpha Centauri, besteht aus drei eng beieinanderliegenden Sonnen.

Solche Mehrfachsterne scheiden aus der David-Hughes-Kalkulation aus. Planeten könnten sich dort nicht in Umlaufbahnen halten. Sie würden, infolge der starken Bahnschwankungen, in die Muttersonnen abstürzen.

Aber auch Solarnebel mit geringem Startgewicht können keine Planeten formen. Solche Dunstballons entwickeln beim Verdichten zuwenig Rotationsenergie und stürzen fast restlos in sich zusammen. Übrig bleiben langsam drehende Knirpssonnen ohne Trabanten.

Rund 20 Prozent der Stellarnebel, solche mit "mittlerem Drehimpuls" (Hughes), durchlaufen einen anderen, spannenderen Weg. Sie erzeugen jenes schwebende Gleichgewicht zwischen Gravitations- und Fliehkräften, aus dem offensichtlich mit Notwendigkeit Planetensysteme entstehen.

Diese entscheidende Phase durchlief die Sonne vor rund 4,5 Milliarden Jahren. Damals hatte sich das Zentralgestirn so verdichtet, daß die Temperatur in seinem Innern auf rund 20 Millionen Grad angestiegen war. Die Zündtemperatur für die thermonukleare Fusion war erreicht. Der orangene Riese verwandelte sich in einen gleißenden Stern.

Mindestens drei Prozent der Sonnenmasse rotierten zu diesem Zeitpunkt noch auf Umlaufbahnen:

Staub und Gasmoleküle, die als diskusförmige Scheibe um den jungen Stern rasten. Diesen Dunstpartikeln schenken die Gelehrten große Aufmerksamkeit. Sie gelten als "Saat der Planeten".

Was in unserem Sonnensystem aus der Staubscheibe wurde, glauben die Forscher zu wissen: Sie verklumpte, kondensierte und wuchs schrittweise zu acht veritablen Kugeln heran - den vier festen und gesteinsreichen Planeten Merkur, Venus, Erde und Mars sowie den "jovianen" Gasbällen Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun.

Der Grund für die unterschiedliche chemische Mixtur der Sonnenbegleiter ist mittlerweile enträtselt. Sie wurde bestimmt durch das starke Temperaturgefälle in dem Nebeldiskus:
* Der Merkur, mit einem Sonnenabstand von nur 58
Millionen Kilometern, bildete sich exakt an der Grenze,
wo die Hitze in der protoplanetarischen Scheibe auf
etwa 1800 Grad Celsius abgefallen war - dem
Gefrierpunkt der meisten Gesteine und schweren
Elemente.
* Die Planeten Venus, Erde und Mars konnten auch
leichtere Elemente einfangen. Der Nebelkorridor, aus
dem sich die Erde bildete, war auf etwa minus 20 Grad
Celsius abgekühlt. Hier zirkulierten bereits
wasserhaltige Schneeflocken.
* In der Umlaufbahn des Jupiter (Sonnenabstand: 780
Millionen Kilometer) war es so frostig, daß sogar
flüchtige Verbindungen wie Methan, Ammoniak und
Kohlendioxid erstarrten.
Heute lasten diese Eispartikel als dichte Wolken auf
dem Gasplaneten.

Diese Vorgänge, die an ein kompliziertes Ausfäll- und Destillationsverfahren erinnern, vollzogen sich mit naturgesetzlicher Zwangsläufigkeit. Entscheidend ist stets die Masse des ursprünglichen Stellarnebels und seine Rotationsenergie. Diese Kräfte bestimmen die Form der protoplanetarischen Scheibe - und damit die spätere Struktur des Planetensystems. Mit Hilfe seiner Urnebelformel glaubt Hughes alle denkbaren Kugelfigurationen ermitteln zu können: Große Sonnen erzeugen danach heiße Dunstscheiben mit schmalem Umfang. Aus dieser Brut entsteht höchstens ein Gesteinsplanet. Kleine Sonnen dagegen umhüllen dünne und weitgespannte Diskusscheiben, aus denen bis zu 16 Planeten schlüpfen (siehe Grafik). Schließlich, nach schwindelerregenden Rechenleistungen, präsentiert der Brite das Ziel seiner Bemühungen. Zumindest dem Modell nach müßten in der Milchstraße 60 Milliarden Planeten kreisen. 4 Milliarden davon, so der Zahlenakrobat, seien "erdähnlich, feucht und wohltemperiert".

Die Beobachtungen der Himmelsspäher scheinen Hughes' Kopfgeburten im Ansatz zu bestätigen. Protoplanetarische Scheiben wurden in reicher Zahl in der Milchstraße entdeckt.

Einige der interessantesten Kandidaten tummeln sich sogar in nächster Nähe. Epsilon Eridani (Entfernung: 19 Lichtjahre), Fomalhaut (25 Lichtjahre), die Wega (26 Lichtjahre) und auch Beta Pictoris (50 Lichtjahre) sind von Materieschleiern umgeben, hinter denen sich möglicherweise Planeten verbergen.

Eine Invasion, etwa von kleinen Wega-Männchen - gäbe es sie - scheint dennoch unwahrscheinlich. Die Anfahrtszeit der Außerirdischen betrüge, bei einer Reise in herkömmlichen Rückstoßraketen, mindestens 280 000 Jahre.

[Grafiktext]

_250a Modell der Planetenentstehung nach David Hughes

[GrafiktextEnde]


DER SPIEGEL 22/1993
Alle Rechte vorbehalten
Vervielfältigung nur mit Genehmigung der SPIEGEL-Verlag Rudolf Augstein GmbH & Co. KG.

Dieser Artikel ist ausschließlich für den privaten Gebrauch bestimmt. Sie dürfen diesen Artikel jedoch gerne verlinken.
Unter http://www.spiegelgruppe-nachdrucke.de können Sie einzelne Artikel für Nachdruck bzw. digitale Publikation lizenzieren.

DER SPIEGEL 22/1993
Titelbild
Abo-Angebote

Den SPIEGEL lesen oder verschenken und Vorteile sichern!

Jetzt Abo sichern
Ältere SPIEGEL-Ausgaben

Kostenloses Archiv:
Stöbern Sie im kompletten SPIEGEL-Archiv seit
1947 – bis auf die vergangenen zwölf Monate kostenlos für Sie.

Wollen Sie ältere SPIEGEL-Ausgaben bestellen?
Hier erhalten Sie Ausgaben, die älter als drei Jahre sind.

Artikel als PDF
Artikel als PDF ansehen

Planeten-Brut aus dem Urnebel