Die Zahl der bestätigten Planeten außerhalb unseres Sonnensystems, bekannt als Exoplaneten, hat einen neuen, beeindruckenden Meilenstein von 6.000 erreicht, gab die NASA bekannt. Diese Zahl, die ständig im Exoplaneten-Archiv der NASA aktualisiert wird, ist der Höhepunkt jahrzehntelanger unermüdlicher Forschung und technologischen Fortschritts, die unser Verständnis des Universums und unseres Platzes darin völlig verändern. Es ist wichtig anzumerken, dass es nicht einen einzigen, spezifischen Planeten gibt, der den Titel "der sechstausendste" trägt, sondern dass es sich um einen kontinuierlichen Prozess der Bestätigung von Entdeckungen durch Wissenschaftler auf der ganzen Welt handelt. Dieses Archiv, das jede neue Entdeckung akribisch verfolgt, wird vom NASA Exoplanet Science Institute (NExScI) geleitet, das sich im IPAC-Zentrum von Caltech in Pasadena, Kalifornien, befindet.

Zusätzlich zu den 6.000 bestätigten Welten warten noch mehr als 8.000 potenzielle Kandidaten auf ihre Überprüfung, was darauf hindeutet, dass wir bei der Katalogisierung des planetaren Reichtums unserer Galaxie erst an der Oberfläche gekratzt haben. Diese Errungenschaften unterstreichen das beschleunigte Tempo der Entdeckungen, insbesondere im letzten Jahrzehnt, und legen den Grundstein für die Beantwortung einer der tiefgreifendsten Fragen der Menschheit: Sind wir allein im Universum?

Ein Meilenstein in der Weltraumforschung

Shawn Domagal-Goldman, amtierender Direktor der Abteilung für Astrophysik im NASA-Hauptquartier in Washington, betont, dass dieser Meilenstein Jahrzehnte kosmischer Forschung symbolisiert, die von den Weltraumteleskopen der NASA geleitet wurde. "Es ist eine Forschung, die die Art und Weise, wie die Menschheit den Nachthimmel betrachtet, von Grund auf verändert hat", sagte er. "Schritt für Schritt, von der bloßen Entdeckung bis zur detaillierten Charakterisierung, haben die Missionen der NASA das Fundament für die Lösung einer fundamentalen Frage geschaffen. Jetzt, mit bevorstehenden Missionen wie dem Nancy Grace Roman Space Telescope und dem zukünftigen Habitable Worlds Observatory, wird Amerika den nächsten Riesensprung anführen – die Untersuchung von Welten, die unserer eigenen ähneln, um Sterne, die unserer Sonne ähneln. Das ist das Versprechen der Entdeckung, das uns alle vereint."

Dieser Erfolg kommt genau 30 Jahre nach der Entdeckung des ersten Exoplaneten um einen sonnenähnlichen Stern im Jahr 1995. Obwohl bereits davor, Anfang der neunziger Jahre, Planeten um Pulsare – Überreste von Sternen, die ihren Brennstoff verbraucht haben – identifiziert wurden, löste die Entdeckung von 1995 eine wahre Revolution aus. Obwohl Wissenschaftler schätzen, dass sich allein in unserer Galaxie, der Milchstraße, Milliarden von Planeten befinden, bleibt ihre Entdeckung und Bestätigung eine äußerst anspruchsvolle Aufgabe.

Vielfalt der Welten: Mehr, als wir uns vorstellen konnten

Mit der wachsenden Zahl bekannter Exoplaneten erhalten Wissenschaftler einen immer besseren Einblick in die allgemeine Planetenpopulation in der Galaxie und können sie mit unserer "kosmischen Nachbarschaft" vergleichen. Während unser Sonnensystem beispielsweise eine etwa gleiche Anzahl von Gesteins- und Gasriesen aufweist, scheinen Gesteinsplaneten statistisch gesehen im Universum weitaus häufiger zu sein. Was jedoch am meisten fasziniert, ist die unglaubliche Vielfalt an Planetentypen, für die es in unserem System kein Äquivalent gibt.

Es wurden Welten entdeckt, die unserer Intuition trotzen. Es gibt sogenannte "heiße Jupiter", Gasriesen von der Größe des Jupiters, die ihre Sterne in geringerer Entfernung als der Merkur von der Sonne umkreisen, mit Jahren, die nur wenige Erdentage dauern. Es wurden Planeten gefunden, die gleichzeitig um zwei Sterne kreisen, wie Tatooine aus "Star Wars", aber auch Planeten, die um keinen Stern kreisen – sogenannte vagabundierende Planeten (rogue planets) –, die allein durch die kalte Dunkelheit des interstellaren Raums wandern. Es wurden Welten entdeckt, die mit Lavaozeanen bedeckt sind, Planeten mit der Dichte von Styropor und solche, deren Wolken aus Edelsteinen wie Rubinen und Saphiren bestehen.

"Jeder der verschiedenen Planetentypen, die wir entdecken, liefert uns Informationen über die Bedingungen, unter denen sich Planeten bilden können, und letztendlich, wie häufig Planeten wie die Erde sein könnten und wo wir nach ihnen suchen sollten", erklärt Dawn Gelino, Leiterin des Exoplanet Exploration Program (ExEP) der NASA. "Wenn wir herausfinden wollen, ob wir allein im Universum sind, ist all dieses Wissen von entscheidender Bedeutung."

Methoden der Planetenjagd: Wie Wissenschaftler das "Unsichtbare" sehen

Die Entdeckung dieser fernen Welten erfordert außerordentliche Genialität, da Exoplaneten im Vergleich zur Helligkeit ihrer Muttersterne unglaublich klein und blass sind. Weniger als 100 Exoplaneten wurden bisher direkt abgebildet, da die meisten im Glanz des Sternenlichts verloren gehen. Daher verlassen sich Wissenschaftler auf mehrere geniale indirekte Nachweismethoden.

• Transitmethode: Dies ist die bisher produktivste Methode, die für Tausende von Entdeckungen verantwortlich ist. Astronomen überwachen die Helligkeit eines Sterns und suchen nach winzigen, periodischen Verdunkelungen. Die Verdunkelung tritt auf, wenn ein Planet aus unserer Perspektive vor seinem Stern vorbeizieht und einen Teil seines Lichts blockiert. Missionen wie das legendäre Kepler-Teleskop und sein Nachfolger TESS sind auf diese Methode spezialisiert.


• Radialgeschwindigkeitsmethode (Doppler-Spektroskopie): Diese Methode beobachtet nicht den Planeten selbst, sondern seine Auswirkung auf den Stern. Während ein Planet umkreist, bewirkt seine Schwerkraft, dass der Stern leicht "wackelt". Dieses Wackeln verursacht Veränderungen in der Farbe des Sternenlichts (Doppler-Effekt), die empfindliche Instrumente auf der Erde erkennen können.


• Gravitations-Mikrolinsen: Diese Technik nutzt ein Phänomen, das von Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie vorhergesagt wurde. Wenn ein Stern vor einem anderen, weiter entfernten Stern vorbeizieht, wirkt sein Gravitationsfeld wie eine Linse, die das Licht des Hintergrundsterns biegt und verstärkt. Wenn der Linsenstern einen Planeten hat, erzeugt seine eigene Schwerkraft einen zusätzlichen, kürzeren Blitz in der Lichtverstärkung.


• Astrometrie: Dies ist die präzise Messung der Position eines Sterns am Himmel. Wenn ein Stern einen Planeten hat, verursacht dieser eine winzige, aber messbare Verschiebung des Sterns in seiner Bewegung am Himmel.

Da die Signale auch durch andere Phänomene verursacht werden können, muss jeder Exoplanetenkandidat einen strengen Bestätigungsprozess durchlaufen, oft unter Verwendung zusätzlicher Teleskope und Methoden, was einige Zeit in Anspruch nehmen kann. Aus diesem Grund gibt es im NASA Exoplanet Archive eine lange Liste von Kandidaten. "Wir brauchen wirklich die Zusammenarbeit der gesamten Gemeinschaft, wenn wir unsere Investitionen in Missionen, die Exoplanetenkandidaten produzieren, maximieren wollen", sagt Aurora Kesseli vom NExScI.

Die Zukunft der Forschung: Auf der Suche nach einer zweiten Erde

Die Entdeckungsrate von Exoplaneten ist exponentiell gestiegen (das Archiv erreichte vor nur drei Jahren 5.000 bestätigte Planeten), und es wird erwartet, dass sich dieser Trend fortsetzt. Wissenschaftler erwarten mit Spannung Tausende neuer Kandidaten von der Gaia-Mission der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) sowie vom kommenden Nancy Grace Roman Space Telescope. Roman wird Tausende neuer Exoplaneten hauptsächlich mit der Technik der Gravitations-Mikrolinsen entdecken.

Bei der NASA konzentriert sich die Zukunft der Exoplanetenwissenschaft auf die Suche nach erdähnlichen Gesteinsplaneten und die Untersuchung ihrer Atmosphären auf der Suche nach Biosignaturen – jeglichen Zeichen, Elementen, Molekülen oder Merkmalen, die als Beweis für vergangenes oder gegenwärtiges Leben dienen könnten. Das James Webb Space Telescope der NASA hat bereits die chemische Zusammensetzung der Atmosphären von mehr als 100 Exoplaneten analysiert und liefert unglaubliche Einblicke. Die Untersuchung der Atmosphären von Planeten von der Größe und Temperatur der Erde wird jedoch eine neue Generation von Technologie erfordern.

Die größte Herausforderung besteht darin, das schwache Licht des Planeten vom blendenden Schein seines Sterns zu trennen. Zum Beispiel ist die Sonne etwa 10 Milliarden Mal heller als die Erde, was mehr als ausreichen würde, um das Licht unseres Planeten für einen entfernten Beobachter vollständig zu verdecken.

Das Roman-Teleskop wird ein Demonstrationsinstrument namens Roman Coronagraph tragen, das neue Technologien zum Blockieren von Sternenlicht testen wird, um die Abbildung von blassen Planeten zu ermöglichen. Neben den Fortschritten in der Koronagraphentechnologie entwickelt die NASA ein Konzept für eine zukünftige Mission, die derzeit Habitable Worlds Observatory (HWO) genannt wird und deren Hauptziel genau das sein wird: erdähnliche Planeten direkt abzubilden und ihre Atmosphären auf Anzeichen von Leben zu analysieren.