Overraskende resultater sikrer fortsat jagt på liv i rummet

Center for Stjerne- og Planetdannelse blev oprettet i 2009 og har siden opnået så gode resultater, at det er blevet besluttet at fortsætte centrets arbejde. Her kan du læse et referat af de fire hidtil mest overraskende resultater, som har skubbet til vores forståelse af solsystemet og er omtalt i væsentlige videnskabelige tidsskrifter.

Centret har fået forlænget sin bevilling fra Grundforskningsfonden frem til 2019.

1. Vores solsystems evolution langt almindeligere end hidtil antaget

Kosmokemikere har fundet spor af kortlivede radioaktive isotoper (²⁶Al og ⁶⁰Fe), som henfalder i løbet af nogle få millioner år.

Disse isotoper dannes i forbindelse med supernova-eksplosioner. Så når man finder spor af dem i meteorit-materiale, der stammer fra solsystemets dannelse, kan det være tegn på, at en supernova eksploderede tæt på vores nydannede solsystem.

Hidtil har man troet, at for at danne solsystemer med det samme radioaktive indhold som vores må en usædvanligt stor supernova være eksploderet på en helt bestemt afstand og tidspunkt. En kombination af forhold der sjældent opstår.

Men astrofysikernes simulationer viste, at stjernedannelse primært foregår i regioner, hvor chockbølger fra mere udbredte mellemmasse-supernovaer støder sammen. Den turbulens, der opstår i mødet, kan komprimere støv og gas til høje tætheder, hvorfra tyngdekraften kan drive det endelige kollaps og danne nye solsystemer.

Deres simulationer viste sig samtidig at stemme overens med kosmokemikernes konkrete fund af ²⁶Al. Til gengæld er indholdet af ⁶⁰Fe i meteoritter noget mindre, i forhold til hvad man kunne forvente ud fra både astrofysikernes computermodeller og astronomernes observationer, hvilket forskerne skal finde en forklaring på.

Ikke desto mindre viser studiet, at det er reglen snarere end undtagelsen, at man finder kortlivede radioaktive isotoper i nydannede solsystemer. Den hidtidige teori, om at solsystemer som vores kræver specielle forhold, må dermed forkastes.

Læs artiklen ‘Abundance of ²⁶AI and ⁶⁰FE in evolving giant molecular clouds’ i The Astrophysical Journal.

2. Sukker omkring stjerner giver tro på liv i andre solsystemer

I Chile står det store teleskop ALMA (Atacama Large Millimeter Array). Centrets astronomigruppe kunne ud fra de første observationer fra teleskopet påvise tilstedeværelsen af glycolaldehyd i gassen omkring den unge protostjerne med det poetiske navn IRAS 16293-2422.

Glycolaldehyd er et simpelt sukkermolekule, som kan føre til dannelse af mere komplekse sukkerarter og i sidste ende danne ribose, som er rygraden i RNA (ribonukleinsyre).

Dermed kunne gruppen påvise, at byggestenene til biologiske molekyler er til stede på et meget tidligt stadie omkring en stjerne på størrelse med vores sol. Det peger på, at glycolaldehyd ikke er en speciel ting for vores solsystem, men findes mange steder i galaksen. Potentialet for liv er altså ikke unikt for vores solsystem.

Læs artiklen ‘Detection of the simplest sugar, glycolaldehyde, in a solar-type protostar with ALMA’ i The Astrophysical Journal

3. Det allertidligste solsystem – sådan udviklede det sig

De mest primitive meteoritter – kondritter – indeholder en guldgrube af information om forholdene i den protoplanetare skive, som vores egen planet er dannet ud fra. Kondritter består især af kondruler (små partikelkugler) og CAI’er (calcium-aluminium-rige inklusioner).

Kondruler blev dannet, da støvet i kredsløb om proto-solen blev så varmt, at det smeltede – nærmest som små lavadråber. CAI’erne blev fortættet fra en varm gas, der også indeholdt fordampet stenmateriale. Materialerne afspejler temperaturforholdene i skiven.

På Center for Stjerne- og Planetdannelse ville man finde en kronologi for de varmeudbrud og nedkølinger, der er nødvendige for at danne disse mulige planetbyggesten.

Det har været en gængs antagelse, at CAI’erne dannedes inden for en kort periode, mens kondrulerne først blev dannet nogle millioner år senere. De nye analysemetoder viste imidlertid, at kondrule-dannelsen startede samtidig med den kortvarige CAI-dannelse, men fortsatte i yderligere tre millioner år.

Denne udvikling og tidsskala stemmer godt overens med den, som astronomer har udledt på basis af observationer af nydannede stjerner og deres protoplanetare skiver.

Dermed var den protoplanetare udvikling, der førte til vores planetsystem, ikke afhængig af specielle omstændigheder, da en lignende udvikling sandsynligvis er udbredt i nydannede solsystem.

Læs artiklen ‘The Absolute Chronology and Thermal Processing of Solids in the Solar Protoplanetary Disk’ i Science

4. Jordlignende planeter er ældre og mere udbredte end hidtil antaget

Stjerner består primært af brint og helium, som undervejs i en stjernes evolution omdannes til tungere grundstoffer. Jo flere tungere grundstoffer, jo højere metallicitet.

Når en supernova eksploderer, bliver dens metalindhold spredt ud i galaksen og indgår i dannelsen af nye stjerner og solsystemer. Solsystemer, der er dannet på et senere tidspunkt i universets udvikling, har derfor ofte et højere indhold af metaller.

Store gasholdige planeter som Jupiter finder man kun omkring stjerner med høj metallicitet, og man har hidtil antaget, at det samme gjorde sig gældende for små klippeplaneter som Jorden. Beboelige planeter burde derfor kun findes i systemer med meget akkumuleret metal.

Men Center for Stjerne- og Planetdannelses studier af 150 mindre klippeplaneter og deres respektive stjerner viser, at der ingen sammenhæng er mellem stjernernes metallicitet og frekvensen af jordlignende planeter, som altså også kan dannes om metalfattige stjerner.

Jordlignende planeter er derfor mere udbredte og potentielt også ældre end hidtil antaget.

Læs artiklen ‘An abundance of small exoplanets around stars with a wide range of metallicities’ i Nature