Planeten mit zwei Sonnen

Luke Skywalker schaut nachdenklich in den Untergang der zwei Sonnen des Wüstenplaneten Tatooine. Eine ikonische, doch fiktive Szene aus den Star-Wars-Filmen. Aber könnte das auch Wirklichkeit sein? Die Astrophysikerin Elke Pilat-Lohinger erforscht mittels Simulationen, wie sich erdähnliche Planeten in Doppelsternsystemen bilden können.

Natur & Technik

von Thomas Zauner

19. Oktober 2026

Die Menschheit stellt sich schon lange die Frage, ob es da draußen im Weltall Leben oder sogar eine zweite Erde gibt. Erst seit etwas mehr als 30 Jahren wissen wir mit Sicherheit, dass es überhaupt Planeten um andere Sterne als die Sonne – sogenannte Exoplaneten – gibt. Inzwischen hat man mehr als 6.000 davon gefunden.

Die Astrophysikerin Elke Pilat-Lohinger ist seit 1999 im Forschungsbereich der extrasolaren Planeten tätig. „Ich habe schon als Kind gewusst, dass ich in die Astronomie wollte“, erklärt sie. Inzwischen ist sie Senior Scientist am Institut für Astrophysik der Universität Wien. Doch anstatt durch ein Teleskop zu schauen, nutzt sie dazu Computersimulationen. Sie möchte verstehen, wie sich Planetensysteme bilden und ob sie langfristig stabil sind – insbesondere in Doppelsternsystemen.

„Obwohl wahrscheinlich ein Drittel bis die Hälfte aller Sterne als Doppelsternsysteme auftreten, haben wir Exoplaneten bisher nur in relativ wenigen davon gefunden“, sagt Pilat-Lohinger. „Daher ist die Frage, ob das an unseren Beobachtungsmethoden liegt oder es einfach schwieriger ist, Planeten in Doppelsternsystemen zu bilden. Letzteres hätte große Auswirkungen darauf, wie viele Exoplaneten es überhaupt gibt.“

Zusammen mit ihrem Kollegen Maximilian Zimmermann arbeitet Pilat-Lohinger an ihrem aktuellen vom Wissenschaftsfonds FWF geförderten Projekt „Planeten-Architektur in habitablen Zonen von Sternsystemen“. Damit möchte sie die Simulationen von der Entstehung von Exoplaneten in Doppelsternsystemen verbessern.

Planetenarchitektur in Sternsystemen

Das Projekt untersucht die Entstehung erdähnlicher Planeten mithilfe moderner Computersimulationen. Dabei wird erforscht, wie verschiedene Sternsysteme die Häufigkeit von Kollisionen und die spätere Anordnung der Planeten beeinflussen. Ziel ist es, neue Erkenntnisse über die Entstehung von Exoplaneten zu gewinnen.

Simulation einer protoplanetaren Scheibe in einem Doppelsternsystem über 10 Millionen Jahre. © Elke Pilat-Lohinger, Maximilian Zimmermann

Simulationen mit Supercomputern

„Ein Stern entsteht durch Gas und Staub, die sich nach und nach durch Gravitation immer weiter zusammenballen. Rundherum entsteht dann eine sogenannte protoplanetare Scheibe aus dem übrigen losen Material, die um den Stern rotiert. Darin können sich dann Planeten formen“, erklärt Pilat-Lohinger. „Die größte Herausforderung bei der Simulation davon ist die schiere Anzahl an Objekten in der Scheibe.“

In den ersten circa zehn Millionen Jahren der Planetenentstehung bilden sich Gasplaneten, die das Gas aus der protoplanetaren Scheibe aufsammeln. Kleinere terrestrische – also erdähnliche – Exoplaneten mit fester Oberfläche bilden sich danach aus den inzwischen gebildeten Planetesimalen und Protoplaneten. Planetesimale sind hunderte Meter bis hunderte Kilometer große Objekte, Protoplaneten sind einige tausend Kilometer groß.

All diese Objekte ziehen sich durch ihre Gravitation gegenseitig an. Das bedeutet, dass die Berechnungen für die realistische Simulation einer solchen protoplanetaren Scheibe mit tausenden Objekten enorm komplex werden. Dazu braucht es Supercomputer, um das überhaupt berechnen zu können.

„Um die Simulation der Bildung der terrestrischen Planeten zu vereinfachen, hat man lange einfach angenommen, dass jede Kollision von zwei Objekten in der Scheibe eine perfekte Verschmelzung dieser bedeutet“, so Pilat-Lohinger. „Dass bei einer Kollision noch einiges anderes passieren kann, hat man lange einfach nicht einbezogen. Doch mit unserem Algorithmus und der heutzutage verfügbaren Rechenleistung können wir das viel genauer simulieren.“

Anfang und Ende der Simulation

Kollisionen im Doppelsternsystem

Forschende nehmen an, dass circa die Hälfte der Doppelsternsysteme erdähnliche Planeten in stabilen Umlaufbahnen enthalten könnten. Pilat-Lohinger und Zimmermann möchten herausfinden, wie sich diese Exoplaneten bilden. In einer Studie aus 2025 simulierten sie dazu eine Scheibe mit 2.000 Planetesimalen und 25 Protoplaneten in einem Doppelsternsystem. Die Forschenden nutzten dazu die Supercomputer von Austrian Scientific Computing.

In ihrer Simulation kreist die protoplanetare Scheibe um einen der beiden Sterne im Doppelsternsystem, während der andere weiter entfernt darum herum seine Bahnen zieht. Die Gravitation des weiter entfernten Sterns beeinflusst die Bahnen der vielen Objekte in der protoplanetaren Scheibe und damit die Planetenentstehung. Je näher dieser zweite Stern ist, desto größer sein Einfluss.

Habitable Zonen

Pilat-Lohinger und Zimmermann möchten mit ihrer Simulation herausfinden, ob sich durch diese Störungen mehr oder weniger erdähnliche Planeten bilden, wie sich diese in ihren Bahnen anordnen und ob die Planetenbahnen überhaupt langfristig stabil sind. Pilat-Lohinger sagt: „Das Besondere an dieser Arbeit ist, dass wir nicht nur viel mehr Objekte simulieren, sondern auch deren Kollisionen komplexer darstellen können.“

Dazu nutzen Pilat-Lohinger und Zimmermann eine Kategorisierung von Kollisionen basierend darauf, wie schnell und in welchem Winkel die kollidierenden Objekte zusammentreffen und welche Massen sie haben. Diese Daten erhalten sie aus ihrer Simulation. Kollisionen können damit nicht nur eine perfekte Verschmelzung der Objekte darstellen, sondern beispielsweise auch Streifschüsse oder einen katastrophalen Aufprall, bei dem die Objekte zerstört werden.

Diese erste Studie im Rahmen des FWF-Projekts erlaubt den Forschenden neue Einblicke in die Entstehung von Exoplaneten in Doppelsternsystemen. Beispielsweise zeigt die Simulation, dass Kollisionen Material eher anhäufen, wenn die protoplanetare Scheibe und der zweite Stern sich in derselben Ebene bewegen – so wie im Sonnensystem alle Planeten in etwa derselben Ebene um die Sonne rotieren. Wenn die Bahn des zweiten Sterns allerdings schief zur Scheibe steht, gibt es mehr destruktive Kollisionen.

„Unsere Ergebnisse zeigen, wie sensibel die Planetenentstehung auf solche gravitativen Einflüsse reagiert“, so Pilat-Lohinger. „Unser Projekt ist ein kleiner, aber wichtiger Schritt für die Suche nach erdähnlichen und vielleicht sogar bewohnbaren Exoplaneten in Sternsystemen, wo man in unmittelbarer Nähe zwei ‚Sonnen‘ am Horizont sieht, und damit einen doppelten Sonnenuntergang beobachten kann.“

Über die Forscherin

Elke Pilat-Lohinger ist Senior Scientist am Institut für Astrophysik der Universität Wien, wo sie auch promovierte. Danach forschte sie mit dem Erwin-Schrödinger-Stipendium des Wissenschaftsfonds FWF in Nizza. Seit 2000 arbeitet die Wissenschaftlerin wieder an der Universität Wien in vom FWF unterstützten Forschungsprojekten. Ihre Forschung reicht von Exoplaneten und deren Entstehung über die Stabilität von Umlaufbahnen bis zu Astrobiologie. Für ihre Forschung an kleinen Objekten im Sonnensystem wurde Pilat-Lohinger im Sommer 2026 mit einem nach ihr benannten Asteroiden geehrt. Das FWF-Projekt „Planeten-Architektur in habitablen Zonen von Sternensystemen“ läuft noch bis 2028.