55 Cancri e – Warum ist dieser Exoplanet eine Höllenwelt?

Nur etwa 41 Lichtjahre von der Erde entfernt liegt eine Welt, die auf den ersten Blick erstaunlich vertraut erscheint. 55 Cancri e ist ein Gesteinsplanet, größer und massereicher als die Erde, und gehört damit zur Klasse der sogenannten Supererden. Doch jede Ähnlichkeit endet spätestens an seiner Oberfläche. Der Planet kreist so dicht um seinen Stern, dass ein vollständiges Jahr dort weniger als 18 Stunden dauert. Die Strahlung heizt seine Tagseite auf Temperaturen von weit über 1.500 Grad Celsius auf. Gestein kann unter solchen Bedingungen schmelzen, Gase können direkt aus Magma freigesetzt werden, und möglicherweise liegt unter einer schweren Atmosphäre ein ausgedehnter Ozean aus flüssigem Gestein.

Gerade diese Extreme machen 55 Cancri e zu einem der interessantesten bekannten Gesteinsplaneten. Denn das James-Webb-Weltraumteleskop hat Hinweise geliefert, dass diese scheinbar lebensfeindliche Höllenwelt tatsächlich eine Atmosphäre besitzen könnte – und damit etwas bewahrt hat, das Astronomen bei einem derart stark aufgeheizten Planeten lange nicht für selbstverständlich hielten.

Was ist 55 Cancri e?

55 Cancri e, auch unter dem offiziellen Namen Janssen bekannt, umkreist den Stern 55 Cancri A im Sternbild Krebs. Das Planetensystem befindet sich rund 41 Lichtjahre von uns entfernt und enthält neben 55 Cancri e noch mehrere weitere bekannte Planeten.

Entdeckt wurde 55 Cancri e im Jahr 2004 mit der Radialgeschwindigkeitsmethode. Dabei wird nicht der Planet selbst beobachtet, sondern die winzige Bewegung seines Sterns, die durch die gegenseitige Anziehung von Stern und Planet verursacht wird. Spätere Beobachtungen zeigten außerdem, dass 55 Cancri e von der Erde aus gesehen vor seinem Stern vorbeizieht. Solche Transits ermöglichen besonders genaue Messungen seiner Größe.

Nach den derzeit von der NASA geführten Werten besitzt der Planet etwa 1,9 Erdradien und ungefähr acht Erdmassen. Er ist damit deutlich größer und massereicher als die Erde, aber erheblich kleiner als Eisriesen wie Neptun. Seine hohe Dichte spricht dafür, dass ein erheblicher Teil seines Inneren aus Gestein und Metall besteht.

Der entscheidende Unterschied zur Erde ist jedoch seine Umlaufbahn. Zwischen 55 Cancri e und seinem Stern liegen lediglich rund 0,015 Astronomische Einheiten – ungefähr 2,3 Millionen Kilometer. Zum Vergleich: Merkur hält im Sonnensystem im Mittel einen Abstand von fast 58 Millionen Kilometern zur Sonne.

55 Cancri e befindet sich seinem Stern also in astronomisch betrachtet geradezu unmittelbarer Nähe.

Wie heiß ist 55 Cancri e?

Die extreme Nähe zum Stern bestimmt nahezu alles, was auf diesem Planeten geschieht. Für einen vollständigen Umlauf benötigt 55 Cancri e nur etwa 0,736 Tage oder knapp 17 Stunden und 41 Minuten. Während auf der Erde ein Jahr 365 Tage dauert, vergehen auf 55 Cancri e innerhalb eines einzigen Erdentages mehr als ein vollständiges Planetenjahr.

Entsprechend gewaltig ist die Energie, die auf seine Oberfläche trifft. Messungen der Wärmestrahlung zeigen eine extrem heiße Tagseite. Je nach Beobachtung, Wellenlängenbereich und zugrunde liegendem Modell ergeben sich unterschiedliche Temperaturen. Entscheidend ist daher weniger eine einzelne spektakuläre Zahl als die Größenordnung: Auf großen Teilen der beleuchteten Seite herrschen Temperaturen, bei denen viele Gesteine zumindest teilweise aufschmelzen können.

Damit gehört 55 Cancri e zu einer besonderen Gruppe extrem heißer Gesteinsplaneten, die gelegentlich als Lavawelten bezeichnet werden. Der Ausdruck „Höllenwelt“ ist zwar keine wissenschaftliche Klassifikation, beschreibt die Bedingungen jedoch anschaulich: Flüssiges Wasser ist an einer ungeschützten Oberfläche ausgeschlossen, gewöhnliche Gesteine können schmelzen oder verdampfen, und die Atmosphäre steht möglicherweise in ständigem Austausch mit dem heißen Untergrund.

Gibt es auf 55 Cancri e wirklich einen Ozean aus Lava?

Die Vorstellung eines glühenden Lavaozeans gehört zu den bekanntesten Bildern von 55 Cancri e. Sie ist physikalisch plausibel, sollte jedoch nicht mit einer direkten Aufnahme der Oberfläche verwechselt werden. Kein Teleskop hat bislang einen Lavasee auf 55 Cancri e fotografiert.

Aus Temperaturen, Planetengröße, Masse und Modellen des Wärmetransports lässt sich jedoch ableiten, dass zumindest Teile der Oberfläche geschmolzen sein könnten. Wie groß diese geschmolzenen Gebiete tatsächlich sind und ob ein zusammenhängender Magmaozean existiert, hängt unter anderem davon ab, wie der Planet rotiert, wie seine Atmosphäre Wärme verteilt und welche Zusammensetzung seine Oberfläche besitzt.

Lange ging man bei solchen extrem kurzperiodischen Planeten davon aus, dass sie ihrem Stern durch gebundene Rotation ständig dieselbe Seite zuwenden – ähnlich wie der Mond der Erde. Dann gäbe es eine dauerhaft bestrahlte Tagseite und eine permanente Nachtseite. Auch für 55 Cancri e ist dies ein wichtiges Szenario. Die genaue Rotationsdynamik und deren Folgen für die Temperaturverteilung sind jedoch weiterhin Gegenstand von Modellrechnungen.

Das Bild einer starren Welt mit einer einzigen unveränderlichen Lavahemisphäre ist deshalb wahrscheinlich zu einfach.

Hat 55 Cancri e eine Atmosphäre?

Diese Frage entwickelte sich zu einem der spannendsten Kapitel in der Erforschung des Planeten. Die Nähe zum Stern lässt zunächst vermuten, dass 55 Cancri e seine ursprüngliche Atmosphäre längst verloren haben müsste. Intensive Strahlung und Teilchen des Sternwinds können Gase über astronomische Zeiträume ins All treiben.

Messungen mit dem James-Webb-Weltraumteleskop haben dieses einfache Bild jedoch verändert.

Ein internationales Forschungsteam untersuchte die Wärmestrahlung von 55 Cancri e mit den Webb-Instrumenten NIRCam und MIRI. Die 2024 in Nature veröffentlichten Ergebnisse ließen sich nicht gut mit einem bloßen nackten Gesteinsplaneten erklären, der lediglich von einer dünnen Hülle aus verdampftem Gestein umgeben ist. Stattdessen sprechen die Daten für eine echte, flüchtige Bestandteile enthaltende Atmosphäre. Als mögliche wichtige Bestandteile kommen unter anderem Kohlenmonoxid und Kohlendioxid infrage.

Das wäre bemerkenswert. Eine solche Atmosphäre müsste unter den extremen Bedingungen entweder überraschend widerstandsfähig sein oder immer wieder erneuert werden.

Eine mögliche Quelle liegt direkt unter ihr.

Ein Magmaozean könnte die Atmosphäre immer wieder speisen

Wenn große Teile des Planeten geschmolzen sind, können im Magma gespeicherte flüchtige Stoffe freigesetzt werden. Vulkanismus und Ausgasung könnten dadurch eine sogenannte sekundäre Atmosphäre aufbauen. „Sekundär“ bedeutet in diesem Zusammenhang, dass es sich nicht mehr um die ursprüngliche Gasatmosphäre aus der Entstehungszeit des Planeten handelt, sondern um eine später aus seinem Inneren erzeugte Hülle.

Damit würde 55 Cancri e möglicherweise einen gewaltigen Kreislauf zwischen Planetenkörper und Atmosphäre besitzen. Stoffe könnten aus dem geschmolzenen Gestein austreten, in die Atmosphäre gelangen und teilweise wieder mit der Oberfläche wechselwirken. Der Planet wäre dann keineswegs eine geologisch tote, ausgebrannte Kugel, sondern eine außerordentlich dynamische Welt.

Neuere Modellarbeiten haben die Diskussion weitergeführt. Eine 2026 veröffentlichte dreidimensionale Atmosphärenmodellierung kommt zu dem Ergebnis, dass die Webb-Spektren besonders gut mit einer relativ dichten Atmosphäre vereinbar sind, die mindestens mehrere Bar Druck erreichen und einen bedeutenden Anteil Kohlendioxid enthalten könnte. Diese Arbeit ist allerdings ein aktuelles Forschungsresultat und bedeutet nicht, dass Zusammensetzung und Atmosphärendruck bereits abschließend bestimmt wären. Andere Modelle lassen weiterhin unterschiedliche chemische Zusammensetzungen zu.

Gerade darin liegt der wissenschaftliche Reiz von 55 Cancri e: Webb hat das Rätsel nicht beendet, sondern erheblich präziser gemacht.

Warum verändert sich die Wärmestrahlung des Planeten?

Noch ungewöhnlicher ist, dass 55 Cancri e offenbar nicht immer gleich aussieht. Wiederholte Beobachtungen haben Veränderungen seiner thermischen Emission erkennen lassen. Die von der Tagseite kommende Wärmestrahlung kann sich auf überraschend kurzen Zeitskalen unterscheiden.

Dafür werden mehrere Erklärungen untersucht. Denkbar sind Veränderungen in einer Atmosphäre, unterschiedliche Wolken oder Aerosole aus verdampftem und anschließend kondensierendem Material sowie Wechselwirkungen zwischen Atmosphäre und Magma. Auch vulkanische Prozesse werden diskutiert.

Damit könnte 55 Cancri e gewissermaßen Wetter besitzen – allerdings unter Bedingungen, für die es im Sonnensystem kaum eine direkte Entsprechung gibt. Statt Wasserdampf, Regen und gemäßigten Luftströmungen wären Temperaturen von Tausenden Grad und Gase beteiligt, die möglicherweise unmittelbar mit einem glühenden Gesteinsreservoir wechselwirken.

Welche Prozesse tatsächlich für die beobachteten Schwankungen verantwortlich sind, ist noch nicht geklärt.

Ist 55 Cancri e bewohnbar?

Nach allem, was derzeit bekannt ist, lautet die Antwort eindeutig: nicht für Leben, wie wir es kennen.

Der Planet befindet sich weit innerhalb der klassischen habitablen Zone seines Sterns. Die Temperaturen sind viel zu hoch für dauerhaft flüssiges Wasser an der Oberfläche. Selbst widerstandsfähigste bekannte irdische Mikroorganismen könnten die dort herrschenden Bedingungen nicht überstehen.

Interessant ist 55 Cancri e deshalb nicht als möglicher zweiter Lebensraum, sondern aus einem anderen Grund. Er zeigt, was mit einem Gesteinsplaneten geschieht, wenn er extrem starker Sternstrahlung ausgesetzt wird.

Damit berührt seine Erforschung auch eine grundlegende Frage der Exoplanetenforschung: Unter welchen Bedingungen können felsige Planeten Atmosphären behalten?

Warum ist 55 Cancri e für die Forschung so wichtig?

Im Sonnensystem besitzen wir mehrere Gesteinsplaneten, doch keiner gleicht 55 Cancri e. Merkur ist zwar heiß und sonnennah, bleibt gegenüber Janssen jedoch ein vergleichsweise gemäßigter Ort. Venus besitzt eine gewaltige Kohlendioxidatmosphäre und einen extremen Treibhauseffekt, erreicht aber ebenfalls nicht die Oberflächentemperaturen einer typischen Lavawelt.

55 Cancri e ermöglicht deshalb einen Blick auf einen planetaren Zustand, den wir aus unserer unmittelbaren kosmischen Nachbarschaft nicht kennen.

Besonders wichtig ist dabei die mögliche Atmosphäre. Kleinere felsige Exoplaneten senden nur äußerst schwache Signale aus, während ihre Sterne millionenfach heller erscheinen können. Dass sich bei 55 Cancri e überhaupt Eigenschaften einer möglichen Atmosphäre untersuchen lassen, zeigt, wie weit die Beobachtungstechnik inzwischen gekommen ist.

Zugleich dient der Planet als Testfall für Modelle zur Entwicklung von Gesteinswelten. Wie schnell verliert ein Planet seine Gase? Können Magmaozeane Atmosphären über lange Zeiträume erneuern? Welche Moleküle überstehen extreme Strahlung? Wie wird Wärme zwischen Tag- und Nachtseite transportiert? Und wann wird aus einem Gesteinsplaneten eine nahezu nackte, ausgebrannte Welt?

55 Cancri e liefert auf diese Fragen noch keine endgültigen Antworten. Aber er bietet einen Ort, an dem sie erstmals direkt anhand astronomischer Messungen untersucht werden können.

Was wissen wir heute über die Höllenwelt?

Gesichert ist, dass 55 Cancri e eine extrem heiße Supererde von ungefähr acht Erdmassen und knapp zwei Erdradien ist, die ihren Stern in weniger als 18 Stunden umrundet. Ebenfalls gut belegt sind hohe Temperaturen und eine starke thermische Strahlung des Planeten.

Sehr gute Hinweise sprechen außerdem dafür, dass 55 Cancri e nicht einfach eine völlig atmosphärenlose Gesteinskugel ist. Webb-Beobachtungen lassen eine Atmosphäre mit schwereren, kohlenstoffhaltigen Molekülen plausibel erscheinen. Wie dicht diese Atmosphäre ist, welche Gase sie genau enthält und wie stark sie sich mit der Zeit verändert, ist dagegen noch nicht abschließend geklärt.

Auch der oft beschriebene Magmaozean bleibt eine aus den extremen Bedingungen und physikalischen Modellen abgeleitete Erklärung und keine direkt beobachtete Landschaft.

Gerade diese Unsicherheiten machen 55 Cancri e so wertvoll. Der Planet zeigt, dass selbst eine Welt, die zunächst wie eine einfache glühende Gesteinskugel wirkt, ein erstaunlich kompliziertes System aus Oberfläche, Atmosphäre und möglicherweise gewaltigen geologischen Prozessen sein kann.

55 Cancri e ist deshalb nicht nur eine Höllenwelt. Er ist ein natürliches Labor dafür, wie weit die Entwicklung eines felsigen Planeten von den vertrauten Bedingungen der Erde abweichen kann.

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Quellen
▪︎ NASA Exoplanet Exploration – 55 Cancri e
▪︎ NASA Exoplanet Archive – 55 Cancri
▪︎ ESA/Webb – Super-Earth exoplanet 55 Cancri e
▪︎ Renyu Hu et al., Nature – A secondary atmosphere on the rocky exoplanet 55 Cancri e
▪︎ Jayshil A. Patel et al., Astronomy & Astrophysics – JWST reveals the rapid and strong day-side variability of 55 Cancri e
▪︎ Mantas Zilinskas et al. – Characterising the Atmosphere of 55 Cancri e
▪︎ Ruizhi Zhan und Daniel D. B. Koll – Reinterpreting the JWST Observations of 55 Cancri e with a Non-Grey General Circulation Model