Die Planeten des Pfeilsterns

Ab 1963 nahm die Debatte um Pfeilsternplaneten Fahrt auf. Denn der niederländisch-amerikanische Astronom Peter van de Kamp, der das Observatorium leitete, setzte auf einen indirekten Effekt, um die unsichtbaren Trabanten aufzuspüren: kleine periodische Abweichungen in der Eigenbewegung des Sterns, die von der Schwerkraft eines ihn umkreisenden Planeten bewirkt wird. Und tatsächlich: Immer wieder fotografierte van de Kamp eine solche Wackelei. Seine Datenbasis umfasste Zehntausende Fotoplatten aus mehreren Jahrzehnten.

Als angesehener Wissenschaftler publizierte van de Kamp die Interpretation seiner Messungen international (auch in Deutschland hielt er Vorträge). Und diese waren spektakulär: Die kleinen periodischen Sternbewegungen könnten durch die Schwerkraft eines Riesenplaneten ähnlich wie Jupiter bewirkt werden. Ab 1969 las der Astronom sogar zwei Exoplaneten um den Pfeilstern aus seinen Daten heraus. Seine vermeintlichen Planetenfunde wurden in der Fachwelt weitgehend akzeptiert. Es wären die ersten Exoplaneten überhaupt gewesen!

Trügerische Planeten

Doch 1973 regte sich erste Kritik an dieser Deutung. Van de Kamp hatte inzwischen die Leitung an Wulff-Dieter Heintz übergeben, den er vier Jahre zuvor von München an die Sproul-Sternwarte geholt hatte. Der Doppelstern-Experte machte sich daran, den Wackeleffekt anhand der Fotoplatten zu überprüfen. Ihm und anderen Sproul-Mitarbeitern kamen Zweifel. Die Abweichungen vom ungestörten Kurs waren sehr gering, kaum von Messfehlern unterscheidbar. Gab es den Effekt, der van de Kamp zufolge auch in den 1950er-Jahren aufgetreten war, überhaupt?

Heintz hatte einen Verdacht: Am großen Fernrohr des Observatoriums war 1949 die Linse ausgebaut und gesäubert worden. Könnte es sein, dass der Planeteneffekt lediglich ein Artefakt der Wartung war? Ab 1976 publizierte Heintz seine Ergebnisse und torpedierte so Stück für Stück die Planeten-Hypothese. Die grundsätzliche Frage nach der Verbreitung von Planeten war nun wieder offen. Und die einst enge Freundschaft zwischen van de Kamp und seinem Nachfolger war beschädigt.

Am 18. Mai 1995 starb van de Kamp mit 93 Jahren in Amsterdam. Seinen Irrtum hat er nie eingeräumt.

Kaum fünf Monate später vermeldeten die Schweizer Astronomen Michel Mayor und Didier Queloz, dass sie einen Planeten bei einem sonnenähnlichen Stern aufgespürt hätten. Auch ihr Planet im Sternbild Pegasus war unsichtbar. Doch sie sind ihm auf eine völlig andere Weise auf die Schliche gekommen: mit der Radialgeschwindigkeitsmethode. Damit wird nach periodischen Veränderungen in den Sternspektren gesucht, die auf eine geringfügige Bewegung des Sterns von uns weg und zu uns hin schließen lassen – bedingt durch die Gravitation von Planeten, die sich in diesem Moment hinter beziehungsweise vor dem Stern befinden. Die Messungen von Mayor und Queloz hielten allen Überprüfungen stand und wurden 2019 mit einem Physik-Nobelpreis gewürdigt. Immerhin in einem Punkt waren sich van de Kamp und die Schweizer Entdecker einig: Beide gingen von massereichen Gasriesen aus.

In den folgenden Jahrzehnten wurden Tausende weitere Exoplaneten entdeckt. Inzwischen ist klar, dass planetare Begleiter keineswegs eine Ausnahmeerscheinung sind, sondern die meisten Sterne umlaufen. Sogar ihre Atmosphären lassen sich studieren – und womöglich bald Biomarker identifizieren.

Doch die modernen Methoden zur Planetenjagd sind vor Falschresultaten ebenfalls nicht gefeit. Das zeigte sich immer wieder – auch für Barnards Stern. Im Jahr 2018 veröffentlichte die renommierte Fachzeitschrift nature eine Studie, in der das Ergebnis der Auswertung von Radialgeschwindigkeiten aus über zwei Jahrzehnten vorgestellt wurde. Das Team um Ignasi Ribas vom katalanischen Weltrauminstitut in Barcelona, zu dem auch Wissenschaftler der Universität in Göttingen gehörten, berichtete Erstaunliches: Es meinte, eine sogenannte Supererde aufgespürt zu haben, einen großen felsigen Planeten mit etwa 3,2 Erdmassen. Aber bereits drei Jahre später zeigte eine Analyse des US-amerikanischen Astronomen Jack Lubin von der University of California in Los Angeles, dass das Signal durch die Aktivität des Sterns lediglich vorgetäuscht worden war.

Inzwischen konnte um den erdnächsten Roten Zwergstern Proxima Centauri in nur 4,25 Lichtjahren Distanz mindestens ein Exoplanet bestätigt werden. Dort herrschen womöglich sogar gemäßigte Oberflächentemperaturen. Hingegen blieb die Lage beim Pfeilstern vertrackt. Gibt es dort Planeten oder nicht?

Durchbruch in zwei Schritten

Die Wende vollzog im Sommer 2024 die Studie eines Teams um Jonay I. González Hernández vom Astrophysikalischen Institut auf der Kanareninsel Teneriffa. Dessen Analyse basiert auf Messungen des empfindlichen ESPRESSO-Instruments (Echelle SPectrograph for Rocky Exoplanets and Stable Spectroscopic Observations) der Europäischen Südsternwarte in Chile. Die Daten legten nahe, dass mindestens ein felsiger Miniplanet mit 37 Prozent der Erdmasse den Pfeilstern in 3,15 Tagen umkreist. Außerdem gab es Hinweise auf drei weitere Planeten.

Wie sind diese Meldungen zu bewerten? Im März 2025 berichtete ein Team um Ritvik Basant von der University of Chicago in den Astrophysical Journal Letters über Resultate, welche die Forscher zusätzlich mit dem Gemini-Nord-Observatorium auf Hawaii gewonnen hatten. Auch dabei kam ein Instrument zum Einsatz, das speziell für die Suche nach Exoplaneten um Rote Zwergsterne konzipiert worden war: MAROON-X (M-dwarf Advanced Radial velocity Observer Of Neighboring eXoplanets). Die Studie basiert auf Messungen in insgesamt 112 Nächten über einen Zeitraum von drei Jahren.

Nach sorgfältiger Datenanalyse ließen sich die vier Exoplaneten bestätigen. Alle befinden sich so nahe an ihrem Heimatstern, dass sie ihn innerhalb weniger Tage komplett umrunden. Dazu gehört das masseärmste Exemplar, das je mit der Radialgeschwindigkeitsmethode entdeckt wurde. Es soll lediglich 19 Prozent der Erdmasse haben – wobei dieser Wert als untere Grenze zu deuten ist. Mit 6,7 Tagen Umlaufzeit ist der Planet der sternfernste in dem Quartett.

Die neuen Ergebnisse illustrieren den weiten Weg, den die Erforschung von Exoplaneten gegangen ist. Während vor drei Jahrzehnten das erste echte Exemplar mit rund 160 Erdmassen gemessen wurde, stöbern die Forscher heute Planeten auf, die nur noch Bruchteile einer Erdmasse auf die Waage bringen. Dabei reizt man die Leistungsfähigkeit der Instrumente bis an deren Grenze aus. Trotzdem ist die planetare Vierergruppe um Barnards Stern „viel weniger wahrscheinlich eine falsche Positivmeldung als die vermeintliche Supererde“, betont Jack Lubin. Er war an den neusten Forschungen nicht beteiligt, hatte mit seiner Studie aber die Supererde als Illusion enttarnt.

Ähnlich sieht es Basant: „Wir machten die Beobachtungen zu unterschiedlichen Nachtzeiten und an unterschiedlichen Tagen.“ Zudem fanden die Messungen an verschiedenen Orten statt, in Hawaii und Chile. „Unsere Teams haben sich überhaupt nicht koordiniert. Das gibt uns große Sicherheit, dass es sich nicht um Phantom-Daten handelt.“

Lebensfreundliche Welten?

Bislang konnten keine Exoplaneten in der sogenannten habitablen Zone um den Pfeilstern gefunden werden. Deren Umlaufzeiten müssten zwischen 10 und 42 Tagen liegen. Die bislang gesammelten Beobachtungsdaten lassen vermuten, dass sie mit weniger als zwei Drittel der Erdmasse ebenfalls leichtgewichtig wären.

Sollten noch Trabanten aufgespürt werden, wären sie nicht zwangsläufig lebensfreundlich. Denn der Pfeilstern ist mit etwa zehn Milliarden Jahren zwar deutlich älter als die Sonne (4,57 Milliarden Jahre), er neigt jedoch noch immer zu ungestümen Strahlungsausbrüchen im Ultraviolett- und sogar im Röntgenbereich. Das zeigten zuletzt Messungen aus dem Jahr 2019. Die Eruptionen würden mögliche Planetenatmosphären nach und nach erodieren und könnten deshalb lebensfreundliche Bedingungen auf Dauer unterminieren. Falls in einer fernen Zukunft tatsächlich irdische Raumfahrer dort ankämen, müssten sie sich vor gefährlicher Strahlung in Acht nehmen. ■