Obwohl Oliver Schib Astrophysiker ist, sind nicht Teleskope sein wichtigstes Werkzeug, sondern Berechnungen. «Die Theorie, das Abstrakte faszinieren mich», erklärt er: «Die Komplexität der Abläufe im Universum, die vielen Faktoren, die dabei eine Rolle spielen und dass man diese Vorgänge mit mathematischen Gleichungen beschreiben kann, finde ich besonders spannend und noch interessanter als die direkte Beobachtung dieser Phänomene am Himmel.» Er will herausfinden, wie Riesenplaneten entstehen.

Wenn Scheiben instabil werden

Schib arbeitet als Wissenschaftler in der Abteilung Weltraumforschung und Planetologie (WP) des Physikalischen Instituts der Universität Bern und ist Mitglied des Nationalen Forschungsschwerpunkts (NFS) PlanetS. Sein neu entwickeltes Computermodell befasst sich mit Scheiben, die in der Astrophysik häufig vorkommen. Masse, die über eine grosse Skala verteilt ist, wird aufgrund der Gravitation immer dichter. Kommt dabei Rotation ins Spiel, bildet sich eine Scheibe. In sehr massereichen Scheiben können einzelne Teile unter der eigenen Gravitation kollabieren. «Wir sprechen dann von Disc Instability, also Scheibeninstabilität», erklärt Schib.

«Die Theorie, das Abstrakte faszinieren mich.»

Oliver Schib

Auch um junge Sterne existieren solche Scheiben. Schon vor Jahrzehnten stellte sich deshalb die Frage, ob die Scheibeninstabilität zur Entstehung von Planeten führen kann. «Doch der Test dieser Hypothese erwies sich als äusserst anspruchsvoll, weil sehr viele physikalische Vorgänge berücksichtigt werden müssen», sagt Schib. Das neue Modell deckt diese Mechanismen erstmals ab und liefert eine Antwort auf die bisher offene Frage: «Wir konnten zeigen, dass die Planetenentstehung durch Scheibeninstabilität in bestimmten Situationen tatsächlich funktioniert», fasst der Astrophysiker zusammen.

Simulation liefert künstliche Planetensysteme

Mit dem Computermodell simulierte er eine Vielzahl von möglichen Scheiben und erzeugte so verschiedenste, künstliche Planetensysteme. Im Fachjargon nennt man dieses Vorgehen Populationssynthese. Das neue Modell heisst denn auch «A new Disc Instability Population SYnthesis», kurz DISPY, auf Deutsch etwa «Populationssynthese bei Scheiben-Instabilität». «DIPSY stellt einen wichtigen Meilenstein in der Theorie der Planetenentstehung dar; das Modell ist effizient und physikalisch solid», sagt Ravit Helled, Professorin an der Universität Zürich.

Ravit Helled und Christoph Mordasini, Professor für theoretische Planetologie an der Universität Bern, hatten vor fast zehn Jahren gemeinsam das Projekt gestartet, das Oliver Schib damals als Doktorand im Rahmen des Nationalen Forschungsschwerpunkts (NFS) PlanetS in Angriff nahm. In der Folge konnten die drei Forschenden eine Zusammenarbeit aufbauen. «Darin haben sich die verschiedenen Fachkenntnisse ideal ergänzt», meint Christoph Mordasini. «Unsere Arbeit an DIPSY hat sehr viel Ausdauer, Geduld und Zuversicht gebraucht», sagt Schib: «Wir haben nicht gewusst, ob wir die Frage nach der Planetenentstehung tatsächlich beantworten können und mussten unser Modell immer wieder verbessern und werden das auch weiterhin tun.»

Aha-Effekt beim Spazieren

Bei seiner Arbeit überlegt sich der Forscher oft anhand von Bleistiftskizzen auf Papier, wie mit den entsprechenden physikalischen Formeln bestimmte Prozesse ablaufen könnten. Oder er testet mit einem einfachen Modell am Computer, was passiert und tauscht sich mit anderen Forschenden aus, die ähnliche Probleme bearbeiten.

Doch oft kommt eine zündende Idee nicht am Arbeitsplatz, sondern in der Freizeit, vielleicht bei einem Spaziergang. «Ein solcher Aha-Effekt ist extrem befriedigend, wenn man plötzlich eine Eingebung hat, wie es weitergehen könnte», sagt der Astrophysiker.

«DIPSY stellt einen wichtigen Meilenstein in der Theorie der Planetenentstehung dar.»

Ravit Helled

Das Weltall faszinierte ihn schon als Kind: «Damals wollte ich Astronaut werden. Später wusste ich nicht immer genau, in welche Richtung es mich ziehen sollte.» Doch während des Studiums entfachten einige sehr spannende Vorlesungen das Feuer für das Fach Astrophysik. Nach seiner Masterarbeit in Kosmologie beschloss er jedoch, die Hochschule zu verlassen und einen Job in der Industrie zu suchen.

Aus der Industrie zurück zur Forschung

Der diplomierte Physiker entschied sich für die Strombranche. Als Projektleiter erstellte er während vier Jahren Risikostudien. «Dort habe ich sehr wertvolle Erfahrungen gemacht und viel gelernt», sagt er: «Doch in der Industrie ist es sehr wichtig, Bestehendes am Laufen zu halten und nicht unbedingt, Neues herauszufinden.» Deshalb fehlte ihm mit der Zeit die Herausforderung und er entschied sich, zurück in die Forschung zu gehen. «Das hat viel Mut gebraucht», erinnert er sich. Denn er kannte sonst niemanden, der nach so langer Abwesenheit einen Neueinstieg an der Hochschule gewagt hatte.

«Als Kind wollte ich Astronaut werden.»

Oliver Schib

Mit DIPSY packte er eine Thematik an, die damals ein Nischen-Dasein fristete. Nach der Entdeckung der ersten Exoplaneten, die um ferne Sterne kreisen, wurde seit 2001 an der Universität Bern ein Standardmodell entwickelt, das die Planetenentstehung mit anderen physikalischen Prozessen beschreibt. Danach ballen sich in der Scheibe kleine Staubpartikel zu Gesteinsbrocken und Planetenkernen zusammen. Man nennt dies Akkretion. Viele der beobachteten Planeten, vor allem die erdähnlichen, lassen sich mit diesem Modell erklären. Aber bestimmte Riesenplaneten dürften danach gar nicht existieren.

Erklärung für rätselhafte Riesenplaneten

Hier kann nun DIPSY einspringen: In den Simulationen zeigt sich, dass bei etwa zehn Prozent der Scheiben eine Instabilität auftritt. Es entsteht ein riesiger Gasball mit sehr geringer Dichte. In der Hälfte der Fälle überlebt dieser Klumpen. Am häufigsten entsteht daraus ein brauner Zwerg, also ein Objekt, das schwerer als ein Planet, aber leichter als ein Stern ist. In wiederum zehn Prozent bildet sich ein Planet, der mindestens die Masse von Jupiter aufweist. Vor allem die Existenz von bisher rätselhaften Riesenplaneten weit entfernt von ihrem Stern oder nahe bei einem sehr kleinen Stern könnte so erklärt werden. «Wenn man die mit DIPSY künstlich erzeugten Systeme mit den tatsächlichen, real existierenden Systemen vergleicht, stellt man in bestimmten Bereichen erstaunlich gute Übereinstimmungen fest», erklärt Schib. Helled ergänzt: «Die Resultate der Modelle sind aber auch bei der Durchführung und Interpretation künftiger Beobachtungen sehr wichtig. Unsere Modelle liefern konkrete Vorhersagen darüber, wo und in welcher Form bestimmte Objekte beobachtet werden können.»

So komplex Schibs Arbeit ist, so sehr bemüht er sich, die Grundzüge auch Laien zu erklären. «Wenn sich jemand dafür interessiert, kommt es meist zu einem positiven Austausch», sagt er: «Aber es gibt natürlich auch Leute, die meine Arbeit etwas abgefahren finden, was wohl bis zu einem gewissen Grad auch stimmt.»

«Das Klettern ist ein wunderbarer Ausgleich zu meiner kopflastigen Arbeit.»

Oliver Schib

Um den Kopf zwischendurch wieder etwas freizubekommen, frönt er seinem Hobby, dem Klettern, «immer mit den richtigen Sicherheitsmassnahmen, aber schon mit einem gewissen Nervenkitzel». Dabei spürt er, wie die Lebensenergie fliesst und sich die Gedanken fokussieren. «Wenn man in einer schwierigen Passage steckt, gehört die gesamte Aufmerksamkeit dem Fels», sagt er: «Dies ist ein wunderbarer Ausgleich zur doch sehr kopflastigen Arbeit, die ich sonst mache.»

Angaben zu den Publikationen

Schib, O., Mordasini, C., Emsenhuber, A., Helled, R.: DIPSY: A new Disc Instability Population SYnthesis, I, Astronomy & Astrophysics, December 2025
https://doi.org/10.1051/0004-6361/202556262

Schib, O., Mordasini, C., Emsenhuber, A., Helled, R.: DIPSY: A new Disc Instability Population SYnthesis, II, Astronomy & Astrophysics, 2025
DOI:10.1051/0004-6361/202556261