Ein Planet ohne Heimat – und trotzdem messbar

Planeten gelten als typische Begleiter von Sternen. Doch seit einigen Jahren wächst die Evidenz, dass es in der Milchstraße auch „frei fliegende“ oder „Schurkenplaneten“ gibt: Welten, die keinen Stern umkreisen, sondern allein durch den interstellaren Raum ziehen. Das Problem: Solche Objekte sind klein, kalt und dunkel. Man sieht sie praktisch nicht – und bisher konnte man bei Kandidaten meist nur grob abschätzen, wie massereich sie sind. Genau das hat ein internationales Team nun durchbrochen: Erstmals wurden Masse und Entfernung eines solchen Objekts direkt bestimmt.

Das kosmische Messprinzip heißt Gravitationsmikrolinse

Der Trick basiert auf Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie: Masse krümmt die Raumzeit, und dadurch wird Licht abgelenkt. Zieht ein kompakter Körper – etwa ein Planet – zufällig vor einem Hintergrundstern vorbei, kann er dessen Licht kurzzeitig verstärken oder verändern. Dieses Phänomen heißt Gravitationsmikrolinsen-Ereignis. Solche „Aufhellungen“ sind selten und dauern bei planetenartigen Linsen oft nur Stunden bis wenige Tage. Für Forschende sind sie dennoch ein Schlüssel, weil sie auch Objekte verraten können, die selbst kaum Strahlung aussenden.

Bislang blieb jedoch ein grundlegendes Dilemma: Aus der Form der Aufhellung lässt sich ohne Zusatzinformation nicht eindeutig trennen, ob die Linse besonders massereich ist oder einfach nur in einer bestimmten Entfernung liegt. Masse und Distanz sind im Signal miteinander verknüpft. Genau an dieser Stelle setzt die neue Arbeit an.

Der Glücksfall: Dasselbe Ereignis von der Erde und aus dem All

Auslöser war ein Mikrolinsen-Ereignis am 3. Mai 2024, das zwei große Suchprogramme unabhängig registrierten: das Korea Microlensing Telescope Network mit drei 1,6-Meter-Teleskopen in Chile, Südafrika und Australien sowie OGLE mit einem 1,3-Meter-Teleskop in Chile. Das Ereignis ist als KMT-2024-BLG-0792/OGLE-2024-BLG-0516 geführt und dauerte etwa zwei Tage.

Der entscheidende Zusatz kam aus dem All: Die ESA-Sonde Gaia beobachtete den betreffenden Stern während des Ereignisses mehrfach innerhalb von rund 16 Stunden. Gaia befand sich dabei nicht in Erdnähe, sondern in großer Distanz – ungefähr 1,5 Millionen Kilometer von der Erde entfernt. Dadurch sah Gaia denselben Himmelsausschnitt minimal versetzt, so wie zwei Augen ein Objekt aus leicht unterschiedlichen Blickwinkeln sehen. Diese Geometrie erzeugt eine messbare Zeit- und Formverschiebung im Mikrolinsen-Signal, die sogenannte Mikrolinsen-Parallaxe. Und genau diese Parallaxe liefert die fehlende Information, um Distanz und Masse getrennt zu bestimmen.

Ergebnis: Etwa Saturn-Masse, knapp 10.000 Lichtjahre entfernt

Mit der kombinierten Auswertung aus Boden- und Weltraumbeobachtungen konnte das Team die fundamentalen Parameter der Linse ableiten. Das Objekt besitzt demnach etwa 22 Prozent der Jupitermasse – das entspricht grob einer Saturn-Klasse – und liegt in Richtung des galaktischen Zentrums in einer Entfernung von rund 9.785 Lichtjahren. In der Studienzusammenfassung wird die Lage auch als ungefähr 3.000 Parsec vom Zentrum der Milchstraße beschrieben; die Angaben sind konsistent, weil sie unterschiedliche Bezugsgrößen betonen.

Wichtig ist weniger die exakte Zahl als der methodische Sprung: Zum ersten Mal ist die Masse eines frei fliegenden Planeten nicht nur statistisch „wahrscheinlich“, sondern direkt aus einer Messgeometrie heraus bestimmt. Das macht die Einordnung belastbarer – und reduziert das Risiko, dass es sich stattdessen um einen sehr leichten Stern oder einen Braunen Zwerg handelt.

Woher kommt so ein „Schurkenplanet“?

Wenn ein Objekt in der Saturn-Massenklasse tatsächlich allein durch die Galaxis zieht, stellt sich sofort die Herkunftsfrage. Die Studie argumentiert, dass ein so vergleichsweise leichtes Objekt eher in einem Planetensystem entstanden ist und später herausgeschleudert wurde – etwa durch gravitative Wechselwirkungen mit anderen Planeten oder durch dynamische Instabilitäten in jungen Systemen. Solche „kosmischen Billardstöße“ gelten seit Langem als plausibler Mechanismus, um Planeten zu entwurzeln. Alternativ könnten einige frei fliegende Objekte auch isoliert aus Gaswolken entstehen, ähnlich wie Sterne, nur eben deutlich leichter. Doch gerade im niedrigen Massenbereich wird diese Abgrenzung schwierig – und genau deshalb ist eine direkte Massenmessung so wertvoll.

Warum diese Methode die Forschung verändern könnte

Frei fliegende Planeten sind mehr als exotische Einzelgänger. Ihre Häufigkeit und Massenverteilung sind ein Test dafür, wie chaotisch Planetensysteme entstehen und sich entwickeln. Wenn viele Welten früh aus ihren Systemen geschleudert werden, sagt das etwas über typische Dynamiken in den ersten Millionen Jahren nach der Sternentstehung. Forschende betonen zudem, dass in der Milchstraße möglicherweise sehr viele solcher Objekte existieren könnten – von erdähnlichen Massen bis hin zu Jupiter-Klassen. Bisher fehlte jedoch eine solide „Waage“, um die Population wirklich zu vermessen.

Die Perspektive ist klar: Je öfter sich Mikrolinsen-Ereignisse gleichzeitig von zwei deutlich getrennten Standorten beobachten lassen, desto häufiger lassen sich Masse und Entfernung sauber bestimmen. Künftige Weitwinkel-Durchmusterungen im All könnten die Zahl solcher Ereignisse deutlich erhöhen und damit den statistischen Durchbruch ermöglichen.

Ein Ergebnis mit Grenzen – und trotzdem ein Meilenstein

So spektakulär das Ergebnis ist: Es bleibt ein Einzelfall, möglich geworden durch eine seltene Beobachtungskonstellation, bei der ein Weltraumteleskop genau rechtzeitig hinsah und bodengebundene Programme das Ereignis dicht genug verfolgten. Für eine echte Demografie der „Schurkenplaneten“ braucht es viele weitere Objekte mit direkt gemessener Masse. Dennoch markiert die Studie einen methodischen Wendepunkt: Sie zeigt, dass die zentrale Hürde – die Entkopplung von Masse und Distanz – praktisch überwindbar ist, wenn Beobachtungen gezielt kombiniert werden.