Forsiden

På jakt etter exoplaneter

2004-05-19
Det er snart 9 år siden den første extrasolare planeten ble oppdaget. I dag har vi funnet over 100 av dem og antallet vokser samtidig som at søkemetodene forbedres.
Exoplaneter (extrasolare planeter) er betegnelsen på planeter som tilhører andre stjerner enn vår egen sol. Planeter er ekstremt vanskelig å oppdage av hovedsakelig tre grunner: de er langt unna vårt solsystem, de er små i forhold til moderstjernen og de er så lyssvake at de drukner i lyset fra stjernen de hører til. Sola er for eksempel 110 ganger større på himmelen enn jorda og 11 ganger større enn jupiter, solsystemets største planet. Astronomer er derfor avhengige av noen triks for å finne dem.
Article image
Både solen og jupiter går i bane rundt et felles sentrum. Når astronomene leter etter nye planeter er det den lille banen tilsvarende til sola de ser etter hos ukjente stjerner. (VitNytt)

Vektstangprinsippet

Planetene går i bane rundt solen på grunn av gravitasjonskraften men planetenes gravitasjonskraft gjør også til at selv solen beveger på seg. Hvis du plasserte solen og jupiter på ei vektstang er balansepunktet i nærheten av sola, men ikke akkurat i sentrum. Det betyr at når jupiter går i bane rundt sola, så er det egentlig slik at sola og jupiter begge går i bane rundt et felles balansepunkt. Hvis jupiter var like tung som sola vill balansepunktet vært akkurat midt imellom de to, men siden sola er 1000 ganger tyngre enn jupiter er balansepunktet mye nærmere sola. Metoden går derfor ut på å se etter stjerner som sakte men sikkert danser frem og tilbake på himmelen som følge av en usynlig dansepartner.

Dette prinsippet gir opphavet til to teknikker. Den ene går ut på å måle posisjonen til ei stjerne over lang tid for å se om den beveger på seg. Dette er en ekstremt tidskrevende prosess. Jupiter bruker nesten 12 år på en runde rundt solen som betyr at solen også bruker 12 år på en runde rundt balansepunktet. For å være helt sikker holder det heller ikke med en runde, minst to og aller helst tre runder er nødvendig for å kunne si at bevegelsen skyldes en planet. Det sier seg selv at denne metoden ikke er optimal.

Den andre og mest anvendte metoden måler ikke posisjonen til stjernen, men hastighetsendringen til stjernen rundt balansepunktet. Hastighetsforandringen måles ved hjelp av dopplereffekten. Forestill deg lyden av en racerbil. Mens den kommer mot deg på blir lyden lysere men i det den passerer blir den mørkere. På samme måte vil fargen på lyset (frekvensen til lyset) fra stjernen bli blått hvis den beveger seg mot deg (høyere frekvens) og rødt hvis den beveger seg fra deg (lavere frekvens). Det er også mulig å si om det er en eller flere planeter rundt stjerna hvis omløpstiden er forskjellig nok.

Jo større planeten er og jo nærmere den går i bane rundt stjernen, jo tydeligere er dopplereffekten. De første planetene som ble oppdaget var derfor kjempeplaneter som befant seg tett inntil stjernen.
Article image
En artists fremstilling av et fremmed planetsystem. (NASA/JPL-Caltech)

Transittmetoden

En tredje metode går ut på å kontinuerlig måle lysstyrken til ei stjerne. Hvis en planet skulle slumpe til å passere foran stjernen vil lysstyrken bli litt svakere. Dette er en veldig svak effekt. Lyset fra sola blir rundt 1% svakere når jupiter passerer foran den sett på avstand men denne metoden krever også lang observasjonstid. I tillegg er det jo ikke sikkert planeten passerer foran stjernen i forhold til oss heller.

Det var lenge tvil om det i det var mulig å finne exoplaneter i det hele tatt. En milepæl i astronomien historie skjedde 6 oktober i 1995 da et team fra universitetet i Geneve annonserte at de hadde oppdaget en extrasolar planet rundt stjernen 51 Pegasi. Funnet ble kort tid etter bekreftet av andre astronomer planeten ble døpt "51 Peg b". I dag har vi oppdaget en mengde exoplaneter, per 3. mars er det 110 på listen over bekreftede planeter. Det betyr at det i snitt oppdages en ny planet hver måned.

Det første bildet av en exoplanet?

Siden exoplaneter er så langt unna var det tatt for gitt at vi bare kunne glemme å ta direkte bilder av dem før nestegenerasjons romteleskoper kom i bruk. Det var derfor en gledelig overraskelse da et team fra Penn State University i samarbeid med NASA annonserte at de kanskje hadde tatt det første bilde av en exoplanet for et par uker siden. Det de hadde gjort var å ta et bilde av stjernen med Hubbleteleskopet, rulle teleskopet litt og ta et bilde til. Ved å overlappe bildene kunne de filtrere ut mye av lysstøyet fra stjernen. Det de fant var en annen svakere lyskilde like i nærheten av stjernen. Lyset stammer antageligvis fra en planet som reflekterer lyset fra moderstjernen mot oss.
Article image
Når en planet passerer foran ei stjerne vil lysstyrken avta. (VitNytt)
Det er enda ikke helt sikkert om objektet i nærheten av stjernen er en planet eller en annen stjerne i bakgrunnen. For å få svar på dette må vi vente til senere i år når vi ved å ta et nytt sett med bilder kan se om objektet virkelig går i bane eller ikke.

Om det er en planet eller ikke, den nye metoden er et gjennombrudd i søket etter exoplaneter og vi kan vente oss mange spennende oppdagelser i tiden fremover. Likevel er det et skår i gleden at vi enda ikke kan oppdage planeter på størrelse med jorda. Planeten på bildet er sannsynligvis 10 ganger større enn jupiter, som igjen er over 100 ganger større enn jorda. Vi trenger derfor linser som kan ta bilder med flere hundre ganger bedre oppløsning enn det vi har til rådighet i dag. Tilfeldigvis har Fermilab nettopp utviklet et 500 megapikslers kamera. Hubbles kamera har litt over 4 megapiksler.
Article image
Article image
Article imageHubble tar først to bilder av samme stjerne (øverst). Ved å sammenligne de to bildene kan lyset fra stjernen trekkes ut (midten) og etter en del bildebehandling kommer det frem noe som kan være en planet (nederst). (John Debes et al.)