Der Astronom, der den Jackpot knackte

Die beiden Schweizer Nobelpreisträger Michel Mayor und Didier Queloz schreiben mit der Entdeckung eines Exoplaneten Geschichte.

Die Entdeckung des ersten von tausenden aussersolaren Planeten: Dafür haben Mayor und Queloz den Nobelpreis gewonnen. (Video: Tamedia)

Feedback

Tragen Sie mit Hinweisen zu diesem Artikel bei oder melden Sie uns Fehler.

Die Jagd nach Planeten, die um Sterne ausserhalb unseres Sonnensystems kreisten, habe etwas von einer Lotterie, hat Michel Mayor einmal gesagt. Je mehr Lose jemand kauft, umso grösser ist dessen Chance auf den Hauptgewinn. Und in gewisser Hinsicht hatten Mayor und sein damaliger Doktorand Didier Queloz dank eines raffinierten Teleskops mehr Lose in Form potenzieller Exoplaneten ergattert als die Forschungskonkurrenz. Eines der Lose enthielt den Jackpot.

Der Jackpot-Planet heisst 51 Pegasi b. Als Mayor und Queloz die Entdeckung des Exo­planeten im Oktober 1995 auf einer Tagung in Florenz bekannt gaben, schlug das ein wie ein Meteorit. Der Fund eines Planeten, der um einen sonnenähnlichen Stern kreist, galt als heiliger Gral der Astronomie. Wenn es ausserhalb der Erde Leben gibt, dann am wahrscheinlichsten auf einem anderen Planeten.

Jedes Jahr im September, wenn die Nobelpreisträger bekannt gegeben werden, waren seither die Namen Mayor (77) und Queloz (53) im Gespräch. «Ach», sagt Mayor im Februar 2016 zu dieser Zeitung: «Es gibt so viele herausragende Wissenschaftler auf der Welt. Wer auf den Nobelpreis wartet, macht sich verrückt. Ich jedenfalls warte nicht darauf, ehrlich.» Mit all den Preisen, die er schon gewonnen habe, könne er sich ohnehin nicht beklagen.

Nobelpreis macht klar: Investition war richtig

Nun, mehr als 20 Jahre nach der Entdeckung von 51 Pegasi b, haben Mayor und Queloz den Nobelpreis für ihre bahnbrechende Entdeckung erhalten. «Gut, gut, gut» gehe es ihm, sagte Mayor im Westschweizer Fernsehen. «Das ist eine unglaubliche Ehre. Wer hätte vor zwanzig Jahren gesagt, dass sich diese Dinge ereignen werden.» Spontan dankte er den Ingenieuren, die ihm jene Maschinen konstruierten, dank denen er seine Entdeckung machte. Nun gehe es darum, fremdes Leben zu finden, sagte Mayor über die aktuelle Forschung.

Mayor und Queloz sind die ersten Nobelpreisträger, die die Universität Genf in ihrer Geschichte hervorgebracht hat. Yves Flückiger, Rektor der Universität Genf, macht der Nobelpreis «unglaublich Stolz». Hinter der astronomischen Forschung stünden stets grosse Investitionen, die vor allem der Bund trage. Ein Nobelpreis sei Lohn und Anerkennung für diese Investitionen und gebe gute Argumente, wenn es darum gehe, Forschungsgelder zu ­bekommen. In den 1980er-­Jahren habe man begonnen, in die Entdeckung von Exoplaneten zu ­investieren. Der Erfolg sei nicht sicher gewesen. Der Nobelpreis mache heute klar: Der Entscheid war richtig.

Astrophysiker Didier Queloz posiert im Genfer Observatorium vor einem Bild der Milchstrasse. Foto: Salvatore Di Nolfi, Keystone

Auch Willy Benz von der Abteilung Weltraumforschung und Planetenwissenschaft der Universität Bern ist hocherfreut. «Das ist eine tolle Anerkennung für die sorgfältige und präzise Arbeit von Mayor und Queloz», sagt Benz, in den 1980er-Jahren Mayors erster Doktorand. «Ich könnte nicht glücklicher sein als jetzt über diesen Nobelpreis.»

Das Lotterieglück der beiden Astronomen ist – wenn man genauer hinschaut – jedoch kein reiner Zufall, sondern hat gute Gründe. Es begann damit, dass sich Mayor während seiner Doktorarbeit für die Bewegung von Sternen interessierte und später mangels Beobachtungsdaten einen Detektor namens Coravel entwickelte, einen sogenannten Spektrografen, der Licht verschiedener Wellenlängen in seine Farben zerlegt. Damit bestimmte Mayor die Geschwindigkeit von Sternen, und zwar anhand von Farbverschiebungen des Sternenlichts, die entstehen, wenn sich ein Stern auf den Beobachter zu- oder von ihm wegbewegt. Solche Farbverschiebungen verursacht auch ein Planet, da er seinen Mutterstern leicht ins Schlingern bringt.

Auszeichnung für Mayor und Queloz: Die Bekanntgabe der Preisträger des Physiknobelpreises 2019. Video: Tamedia

Kopf-an-Kopf-Rennen um ersten Exoplanet

1989 entdeckten Mayor und David Latham von der Harvard University mit Coravel ein Objekt, das elfmal so schwer war wie der Planet Jupiter. «Das war damals ein grosser Erfolg», sagt Mayor. Für die Entdeckung eines kleineren, aber richtigen Planeten war Coravel nicht präzise genug.

Doch eines Tages meldete sich der damalige Direktor der französischen Sternwarte Haute-Provence bei Mayor und fragte, ob er nicht zusammen mit André Baranne von der Sternwarte Marseille bei der Entwicklung einer neuen Generation von Spektrografen mitwirken wolle.

Mayor sagte zu und baute an seinem Arbeitsort, dem Observatoire Astronomique de l’Université de Genève, den Spektrografen Elodie. Dank neuer Technologie wie Glasfaserkabeln und lichtempfindlichen CCD-Sensoren erreichte Elodie eine 30-mal höhere Präzision als Coravel.

Seit Jahrzehnten ist die Schweiz ganz vorn dabei, wenn es um die Suche nach ­Exoplaneten geht.

Zu dieser Zeit suchten bereits zwei andere Teams nach extrasolaren Planeten. Die Kanadier Gordon Walker und Bruce Campbell spähten durch ein Teleskop auf Hawaii. Ihnen wurde aber nur wenig Beobachtungszeit gewährt. So konnten die Kanadier gerade mal 20 Sterne untersuchen. Bei keinem fanden sie einen Exoplaneten. Sie hatten im Grunde zu wenig Lose in der Hand, die Wahrscheinlichkeit für einen Treffer war zu klein.

Das zweite Team bestand aus den US-Astronomen Geoffrey Marcy und Paul Butler. Sie nutzten ein Teleskop in Kalifornien und untersuchten 56 Sterne. Doch die Analyse der Aufnahmen war sehr zeitaufwendig. 1994 hatten sie 25 Sterne unter die Lupe genommen und berichteten auf einer Konferenz in München, sie hätten keinen Exoplaneten entdeckt. Wie sich später herausstellte, hatten Marcy und Butler zunächst die falschen Lose geöffnet: Unter den restlichen Sternen fanden sich tatsächlich welche, die von Exoplaneten umkreist wurden. So blieb das Losglück aufseiten der beiden Genfer Astronomen.

Mit dem moderneren Spektrografen Elodie war die Analyse einer Beobachtung keine Sache von Tagen, sondern von Sekunden. Innerhalb kurzer Zeit nahmen Mayor und sein Team 142 Sterne ins Visier – und zogen den Jackpot. Obwohl die anderen Teams schon Jahre auf der Suche waren, konnte Mayor und sein damaliger Doktorand Queloz als Erste die Entdeckung eines Exoplaneten bekannt geben. «Es war das Zusammenwirken der Effizienz des Spektrografen, der Beobachtungsstrategie und der Computerleistung, die zum Erfolg geführt hat», sagt Mayor.

Von da an war nichts mehr wie zuvor. Ein Mediensturm brach über die beiden Astronomen herein. «Nach sechs Monaten habe ich aufgehört, die Interviews zu zählen», sagt Mayor. Wann immer ein neuartiger Exoplanet entdeckt wurde, musste er Rede und Antwort stehen. «Ich habe etwas die Kontrolle über mein Leben verloren. Aber ich beschwere mich nicht.»

Mit der Entdeckung von 51 Pegasi b erlebte die Planetenforschung einen enormen Aufschwung. Heute sind mehr als 4000 Exoplaneten bekannt. Die meisten umrunden ihren Mutterstern sehr nah, sind also wegen der zu grossen Hitze für Leben ungeeignet.

Das ist auch bei 51 Pegasi b der Fall. Es gibt aber auch einige Planeten, die sonnenähnliche Sterne nahe der «bewohnbaren Zone» umkreisen, innerhalb der Leben möglich sein könnte. Auf ihnen liegt ein Fokus der künftigen Forschung.

Treibende Kraft ist die Frage: Sind wir allein im All?

Seit Jahrzehnten ist die Schweiz international ganz vorn mit dabei, wenn es um die Suche und Charakterisierung von Exoplaneten geht. Seit 2004 gibt es den von Willy Benz geleiteten nationalen Forschungsschwerpunkt «PlanetS», bei dem Schweizer Astronomen untersuchen, wie Planetensysteme entstehen und sich entwickeln. Voraussichtlich im Dezember soll unter Schweizer Leitung das Weltraum­teleskop Cheops der europäischen Weltraumorganisation Esa starten und dann Exoplaneten charakterisieren. Dabei kommt eine andere Methode zur Untersuchung der Himmelskörper zum Einsatz als Mayor und Queloz sie nutzen (siehe Grafik oben).

Treibende Kraft hinter dem Studium von Exoplaneten ist die Frage: Sind wir allein im Universum? Die meisten Astronomen suchen in diesem Zusammenhang nicht nach fernen Zivilisationen, die Nachrichten zur Erde funken. Vielmehr geht es um «Biomarker», etwa das Vorhandensein von Ozon in der Atmosphäre eines fernen Planeten.

Solche Biomarker wie Ozon können vom Stoffwechsel einfacher Bakterien stammen. «Einzeller sind die wahrscheinlichste Lebensform im Universum», sagt Mayor. Persönlich halte er es mit dem Nobelpreisträger Christian de Duve. Für den ­belgischen Biochemiker war ­Leben ein kosmischer Imperativ: Stimmen die Bedingungen, ­entsteht Leben zwangsläufig. «Aber das ist meine persönliche Meinung», sagt Mayor, «keine Wissenschaft.»

Erstellt: 08.10.2019, 12:08 Uhr

Artikel zum Thema

Forscher melden bahnbrechende Messung

Schon Albert Einstein sprach von ihnen. Jetzt messen Wissenschaftler erstmals Gravitationswellen. Eine neue Ära der Astronomie. Mehr...

Rockstar der Astronomie

Das Weltraumteleskop Hubble wird 25 – es ist eines der erfolgreichsten Forschungsinstrumente der letzten Jahrzehnte. Mehr...

Die Redaktion auf Twitter

Stets informiert und aktuell. Folgen Sie uns auf dem Kurznachrichtendienst.

Service

Ihre Kulturkarte

Abonnieren Sie den Carte Blanche-Newsletter und verpassen Sie kein Angebot.

Kommentare

Service

Ihre Spasskarte

Mit Ihrer Carte Blanche von diversen Vergünstigungen profitieren.

Die Welt in Bildern

Reparaturen am Schiff: Ein Mann arbeitet auf einer Werft entlang des Buriganga Flusses am südlichen Rand der Stadt Dhaka in Bangladesch. (15. Oktober 2019)
(Bild: Zakir Hossain Chowdhury/NurPhoto/Getty Images) Mehr...