Mælkevejen huser 10 milliarder potentielt beboelige planeter
Planeter i kredsløb om stjerner er mere reglen end undtagelsen i vores egen galakse. Mange af dem ligger i stjernernes beboelige zoner. Alligevel er der noget, der gør vores eget solsystem til noget helt enestående.

En kunstners fremstilling af exoplaneten HD 69830 d, med stjernen HD 69830 og dens asteroidebælte i baggrunden. (Illustration: T. Pyle (SSC) /NASA/JPL-Caltech/SST)

Findes der mon andre planeter end Jorden, der bobler af liv i vores galakse Mælkevejen?

Det spørgsmål er vi tættere på at kunne få svar på efter at en international forskergruppe bestående af i alt 25 astrofysikere med dansk deltagelse har lavet en statistisk analyse af, hvor almindelige beboelige planeter er i galaksen.

Studiet viser, at størstedelen af Mælkevejens i alt 100 milliarder stjerner er ombejlet af planeter, der minder om Mars, Venus og Jorden i vores eget solsystem. Mange af dem kredser om deres moderstjerne i 'den beboelige zone', hvor der er tilpas varmt til, at der kan eksistere flydende vand, som efter alt at dømme er en forudsætning for, at livet kan opstå. 

Analyserne viser helt konkret, at en typisk stjerne i Mælkevejen i gennemsnit har tre til fire klippeplaneter ned til så små kloder som Jorden kredsende omkring sig.

I gennemsnit finder forskerne 1,6 planeter i det baneinterval omkring stjernen, som svarer til det, der i vores eget solsystem afgrænses af den indre planet Venus og den ydre planet Saturn. Dette område rummer den beboelige zone, og forskerne har kunnet regne sig frem til, hvor mange planeter, der findes her.

Fakta

En exoplanet eller extrasolar planet er en planet, der kredser om en anden stjerne end Solen.

»I studiet når vi frem til, at Mælkevejen samlet set huser omkring 10 milliarder planeter i den beboelige zone,« siger studiets primus motor Uffe Gråe Jørgensen, der leder forskningsgruppen Astrofysik og Planetforskning på Niels Bohr Institutet ved Københavns Universitet. 

Han har været med i et internationalt samarbejde ved navn Probing Lensing Anomalies Network Planet, der ledes af Université Pierre & Marie Curie i Paris. Gruppens resultater er netop publiceret i det anerkendte videnskabelige tidsskrift Nature.

Planetens tyngdekraft forstærker stjernelys

Forskergruppen har måttet tænke ud af boksen for at finde en måde, hvorpå de kunne afsløre planeter i den beboelige zone.

De metoder, som man normalt bruger til at afsløre planeter med, kaldes radialhastighedsmetoden og transitmetoden, og er ikke velegnede til at finde planeter som dem, vi har i vores eget solsystem. Radialhastighedsmetoden opsporer nemlig typisk kun store gasplaneter, hvor livet ikke har en chance for at få fodfæste. Transitmetoden finder derimod planeter i meget små baner. (Se boks).

Uffe Gråe Jørgensen og hans kolleger har i stedet gjort brug af den såkaldte gravitationelle mikrolinse-metode, der udnytter, at tyngdefeltet fra et objekt trækker i forbipasserende lys. Metoden er mere velegnet end de to andre metoder til at finde planeter som dem, der findes i vores eget solsystem. Mere specifikt er den følsom overfor planeter, der befinder sig i et område om stjernen, der svarer til det, som går fra Venus til Saturn.

Kort over vores eget solsystem. Den beboelige zone er afgrænset af den indre planet Venus og den ydre planet Saturn. (Illu: aerospaceweb.org)

En forudsætning for at kunne opdage en planet ved mikrolinse-metoden er, at man kan finde to stjerner, der passerer ind foran hinanden set her fra Jorden. Set fra os vil forgrundsstjernen virke som et forstørrelsesglas ved at forstærke lyset fra baggrundsstjernen under stjernens passage.

I det øjeblik stjernerne passerer tæt forbi hinanden på himlen, kan astronomerne se, hvordan lyset fra forgrundsstjernen først bliver forstærket, hvorefter lysstyrken vil falde ned til det normale niveau igen. Er der en planet i kredsløb om forgrundsstjernen, optræder der et ekstra lille karakteristisk hop på lyskurven, hvis planeten står mellem forgrundsstjernen og baggrundsstjernen. Ser astronomerne sådan et bump, er det en god indikation af, at forgrundsstjernen er omkredset af en planet.

Bonus efter seks års arbejde

Ved at studere lyskurvernes små bump kan forskerne slå fast, om der virkelig er tale om en planet og hvilken masse og bane den har. 

»Vi har gransket 500 stjerner med denne metode igennem seks år. Ved at lave en statistisk analyse på observationerne har vi kunnet kortlægge, hvor mange jordlignende planeter det observerede solsystem har i den beboelige zone,« siger lektor Uffe Gråe Jørgensen. 

Han og hans kolleger har kontrolleret resultatet ved at sammenholde det med de overslag, man opnår ved hjælp af de andre metoder.

Fakta

Den terrestriske zone: Det område, hvor de faste planeter er; i vores solsystem er det området hvor Merkur, Venus, Jorden, og Mars findes.

Den beboelige zone: Den afstand fra stjerner, hvor der er den rigtige temperatur til at vand i princippet kan eksistere (som er forskelligt fra beboelige planeter).

Mikrolinse-metoden er følsom over for planeter i området omkring en stjerne, der svarer til det mellem Venus og Saturn i vores eget solsystem. Dette område rummer den beboelige zone.

»Det fascinerende er, at der er fin overensstemmelse mellem, hvad de tre metoder opnår af resultater. Ved at kombinere disse teknikker kan man sige noget om, hvordan en gennemsnitsstjerne ser ud i vores galakse. Her når man frem til, at en typisk stjerne har tre til fire klippeplaneter omkring sig, mens planetsystemet sjældent huser store gasplaneter i sin ydre del, « siger Uffe Gråe Jørgensen. (Se boks).

Gasplaneter førte isdækkede kometer til Jorden

Vores solsystem er temmelig sjældent, da det netop har store gasplaneter i ydre baner.

»Det kunne sagtens være derfor, at vi er her – altså at livet på Jorden er opstået. Sådan tror jeg faktisk, det hænger sammen, da vi ved, at Jupiter og Saturn har haft kolossal indflydelse på udviklingen af vores eget solsystem,« funderer han.

Det var en særlig konstellation mellem Jupiter og Saturn, der var årsagen til, at et væld af kometer blev slynget ind i det indre solsystem og regnede ned over jordoverfladen i klodens tidlige barndom. Kometerne bragte vandet med sig til den unge planet og fyldte verdenshavene, der siden fødte livet.

Vores solsystem er en særling

Når jordlignende planeter er så almindelige, er det ikke så sensationelt, som mange ellers har gjort det til, når astronomerne har fundet eksemplarer af dem de seneste år - samtidigt er det nærliggende at spørge sig selv, hvorfor vores galakse ikke vrimler med rumvæsner.

Hvis livet udvikler sig til en civilisation, hver gang der opstår gunstige betingelser, burde der i princippet eksistere civilisationer, der var en milliard år længere fremme i deres udvikling end os. Og mon ikke de ville have fundet en måde at kommunikere med omverdenen på. I så fald ville vi højst sandsynligt havde hørt fra dem.

»Så det er tilsyneladende ikke nok, at en planet er jordlignende og ligger i den beboelige zone, for at livet kan opstå. Der må være noget andet, der skal til. Det kan meget vel være tilstedeværelsen af gasplaneter og kometer i de ydre dele af et solsystem, der er det afgørende, og her er der ikke mange solsystemer at komme efter i vores galakse. Så meget tyder på, at vores solsystem er sjældent, og at livet på Jorden er noget helt særligt,« slutter Uffe Gråe Jørgensen.

De tre metoder supplerer hinanden

Astronomerne har i alt tre metoder til at opspore planeter omkring andre stjerner:

  • Radialhastighed: Hver planet får via sit tyngdefelt sin moderstjerne til at rokke lidt i sin bane i sit kredsløb. Jo tungere planeten er, des mere rokker stjernen, så forskerne kan beregne planetens størrelse ved at måle, hvor meget stjernen bevæger sig. Metoden er primært følsom overfor store planeter for både store og små baner.
     
  • Transit: Når en planet bevæger sig ind foran sin stjerne, sker der et lille fald i stjernens lysstyrke, og hvis det lille dyk sker regelmæssigt, kan yderligere observationer afsløre, at der er tale om en planet. Denne metode bruges af Kepler-satelitten og finder typisk store gasplaneter i baner uhyre tæt på moderstjernen, det vil sige tættere på stjernen end Merkur er på Solen.
     
  • Gravitationel Mikrolinse: En stjerne, der passerer ind foran en anden stjerne set fra jorden, vil samle lysstrålerne fra den bagvedliggende stjerne, så det pludselig bliver kraftigere. Har den foranliggende stjerne en planet kredsende om sig, vil man se, hvordan planetens tyngdefelt giver en yderligere forstærkning af stjernens lys. Metoden er specielt følsom over for for planeter som dem i vores eget solsystem, herunder jordlignende planeter i den beboelige zone.

De tre metoder supplerer hinanden godt. Tilsammen kan de tre metoder for første gang løfte sløret for, hvor almindeligt vores eget solsystem er, herunder hvor mange stjerner, der ser ud til at have planeter af jordstørrelse i det baneområde, hvor der kan være flydende vand på planetens overflade. 

Forskerne har i deres artikel lave en oversigt over, hvor mange stjerner der har planeter, som befinder sig i en afstand mellem en halv og ti astronomiske enheder (en astronomisk enhed er lig afstanden mellem Jorden og Solen, det vil sige 150 mio. km.) Antallet af planeter i denne afstandszone er i gennemsnit 1,6.

  • 17 procent af stjernerne har planeter i Jupiter-klassen (0,3 – 10 gange Jupiters masse),
  • 52 procent vil have planeter i Neptun-klassen (10 – 30 gange Jordens masse),
  • 62 procent af stjernerne vil have planeter med en masse, der er mellem fem og ti gange Jordens masse.

Teleskoperne gjorde det grove arbejde

Det er sjældent, at to stjerner passerer hinanden tæt nok til, at der opstår en mikrolinse, og det vil tage for lang tid at gennemsøge Mælkevejen manuelt.

Man har derfor indført en strategisk søgning på to niveauer: Hver stjerneklar nat skannede teleskoper i Chile og New Zealand 100 millioner stjerner. Hvis afsøgningen identificerede en stjerne med mulig mikrolinse-effekt, blev det automatisk registreret.

Forskerne gik herefter i gang med at observere disse stjerner nærmere i stor deltaje ved hjælp af det danske 1,5 meter teleskop på La Silla Observatoriet i Chile. 

Videnskab.dk Podcast

Lyt til vores seneste podcast herunder eller via en podcast-app på din smartphone.