Mystisk planetdans i strid med astronomernes teorier
Gasplaneter og klippeplaneter burde i teorien ikke kunne danne par. Men det er ikke desto mindre, hvad de gør i det nyopdagede planetsystem Kepler 36.

Dette billede giver en fornemmelse af, hvordan Kepler C ser ud fra overfladen af Kepler B. Bortset fra, at man på grund af klippeplanetens atmosfære nok ikke kan øjne klare stjerner. Atmosfæren vil nemlig sprede planetens lys, således at hilmen vil fremstå lysere, end vist på dette billede, når planeten står oppe på himlen. (Illustration: Grafik: David Aguilar, CfA/Harvard)

Dette billede giver en fornemmelse af, hvordan Kepler C ser ud fra overfladen af Kepler B. Bortset fra, at man på grund af klippeplanetens atmosfære nok ikke kan øjne klare stjerner. Atmosfæren vil nemlig sprede planetens lys, således at hilmen vil fremstå lysere, end vist på dette billede, når planeten står oppe på himlen. (Illustration: Grafik: David Aguilar, CfA/Harvard)

Hvis du mangler et eksotisk rejsemål denne sommer, men hverken har tid og penge, så drøm dig ud til klippeplaneten Kepler 36 B, der kredser om en stjerne 1200 lysår herfra.

Denne superjord byder på en oplevelse ud over det sædvanlige med et spektakulært udsyn til gasplaneten Kepler 36 C nær ved.

Hver 97. dag kan man se gasplaneten trække op over klippeplanetens rødglødende, lavadækkede overflade og kravle majestætisk op på himlen – ikke som en uundseelig lille prik, men som en gigantisk lysende skive, der fylder to en halv gange så meget som vores fuldmåne. På et øjeblik bliver den sorte nat forvandlet til højlys dag.

Gasplanet og klippeplanet meget tæt på hinanden

Dansen mellem gasplanet og klippeplanet er ikke det rene tankespind. Planetsystemet er lige så virkeligt som vores eget og er for nylig opsporet af et internationalt forskerhold bestående af amerikanske og danske astrofysikere.

»Der findes mange forunderlige planetsystemer, men det, der gør dette bemærkelsesværdigt er, at gasplaneten og klippeplaneten kredser om stjernen i baner, der smyger sig op af hinanden. Normalt optræder de to slags planeter i hver deres område af et planetsystem,« fortæller astrofysiker Christoffer Karoff fra Institut for Fysik og Astronomi på Aarhus Universitet. Han er én af forskerne bag opdagelsen, som forskergruppen netop har beskrevet i et af de førende videnskabelige tidsskrifter, Science.

Opdagelse udfordrer teori for planetdannelse

Opdagelsen kickstarter ikke bare en sjov fortælling om et finurligt planetsystem, men giver også astrofysikerne masser af stof til eftertanke. Opdagelsen udfordrer nemlig i den grad forskernes gængse modeller for planetdannelse.

»Planetsystemet er interessant, fordi det giver os en fantastisk mulighed for at få testet vores modeller i stor stil. Vores eksisterende modeller simulerer planetsystemer, hvor alle klippeplaneter er tættest på stjernen i den indre del af planetsystemet, mens gasplaneterne befinder sig væsentligt længere ude. Men nu viser det sig altså, at klippeplaneter og gasplaneter kan ligge hulter til bulter mellem hinanden,« siger Christoffer Karoff.

Ukendte elementer ødelægger forventningerne

Kollegaen Hans Kjeldsen, som også har været med i projektet, giver et indblik i den tilsyneladende haltende teori for planetdannelse.

Planeter bliver født, når en sky af støv og gas roterer om sig selv, fortæller han. Tyngdekraften vil i samspil med rotationen få skyen til at falde sammen i en skive, hvor store mængder stof samler sig i hjertet af skyen og danner en klump, som med tiden bliver til en lysende stjerne.

Fakta

Planetsystemet Kepler 36 befinder sig 1.200 lysår herfra i retning af stjernebilledet Svanen.

Planetsystemet ligger i det, som astrofysikerne kalder for ’vores galaktiske baghave’. Det lyder måske lidt absurd, taget i betragtning af, at Voyager med sin fart på 17,2 km i sekundet ville bruge 17 millioner år at tilbagelægge 1000 lysår.

Men på astronomisk skala ER det vores baghave, set i lyset af, at vores egen mælkevej alene har en udstrækning på 100.000 lysår.

Den nyfødte stjerne vil være omgivet af en roterende skive af gas og støv, som på ingen måde er jævn og ensartet. Skyen vil være befængt med små ujævnheder, som med tiden vil vokse sig større og større og til sidst være fuldvoksne planeter.

»Hvis planeter dannes af det materiale, der ligger lokalt i skiven, burde planeter i tilstødende baner være meget ens. Men det er ikke det, vi finder i dette solsystem, og det tyder på, at der er begivenheder, vi ikke kender til, eller at der er hidtil ukendte elementer i planetdannelsen,« siger lektor Hans Kjeldsen.

Planetsystemer er under konstant ombygning

Hvad der er sket i dette planetsystems lange historie, kan forskerne endnu kun gisne om. Observationerne vidner om, at dette stjernesystem er ældgammelt og dermed må have stået mange strabadser igennem i sin lange levetid, der på den ene eller den anden vis kan have rystet planetsystemet i sin grundvold.

En mulighed er, at en eller flere planeter har bevæget sig ind i planetsystemet og har skabt kaos i de indre planeters baner og deres indbyrdes rækkefølge. 

En anden er, at gas- og klippematerialet oprindeligt optrådte i samme område af skiven og på forunderlig vis samlede sig i to kloder. Der kan også have været flere planeter i spil, der har spillet pingpong med hinanden og igennem deres leg har ændret på stjernesystemets oprindelige struktur.

»Jeg kan forestille mig mange ting, hvoraf nogle allerede nu kan afvises, mens andre skal regnes grundigt igennem, før vi kommer med en dom. Faktum er, at vi endnu ikke ved, hvordan de her planeter er endt i deres respektive baner,« siger Hans Kjeldsen.

Parforholdet er stabilt

Én ting har forskerne dog fundet ud af: de to planeter lever i et stormfuldt forhold, hvor de under hvert eneste stævnemøde trækker i og puffer så meget til hinanden, at de ryger lidt ud af fatning et kort øjeblik. De rokker lidt i deres baner, inden de igen finder melodien og trækker sig tilbage i deres respektive kredsløb om moderstjernen. De to planeter mundhakkes altså lidt, men ikke nok til at de vil gå hver til sit.

»Parforholdet ser ud til at være stabilt og fortsætte i millioner af år. Det giver os ro på, til at kunne udforske dette særprægede stjernesystem i stor detalje og dermed forbedre vores modeller for planetdannelse,« siger Christoffer Karoff.

Studiet af Kepler 36 involverer følgende danske forskere i prioriteret rækkefølge: Jørgen Christensen-Dalsgaard, Christoffer Karoff og Hans Kjeldsen (Aarhus Universitet), Lars A. Buchhave (Københavns Universitet), Rasmus Handberg, Mikkel N. Lund og Mia Lundkvist (alle tre fra Aarhus Universitet).

Fakta om de to planeter, Kepler 36 B og C

Kepler 36 B: Klippeplaneten har en diameter, som er 1,5 gange Jordens, og en tæthed på 7 g/cm3, hvilket også er lidt højere end for Moder Jord. Planeten bruger 13,8 døgn på at kredse én gang rundt om sin moderstjerne. Overfladetemperaturen er omkring 1000 grader, hvilket er så varmt, at overfladen er et kogende lavahav.  Planeten har efter alt at dømme atmosfære, hvis sammensætning man dog endnu ikke kender.

Kepler 36 C: Neptun/Uranus- lignende planet med en tæthed på under 1 g/cm3 og en diameter på 3,7 gange Jordens. Planeten bruger 16,2 døgn på at gennemløbe sin bane én gang.

De to planeter kredser i baner, der ligger meget tæt, hvilket betyder, at de hvert 97 døgn passerer tæt forbi hinanden. Under stævnemødet vil afstanden mellem dem være omtrent fem gange så stor, som afstanden mellem Jorden og Månen. Gasplanetens tyngdefelt trækker så voldsomt i klippeplaneten under deres indbyrdes stævnemøde, at der opstår voldsomme vulkanudbrud på den i forvejen lavadækkede overflade.

Kepler 36 B udsender lys, der rækker ud i det synlige bølgelængdeområde af det elektromagnetiske spektrum. Det skyldes, at planetens overflade er forholdsvis varm. Vores egen måne udsender også lys fra overfladen, men da dens overflade er ret kold, vil månelyset være energifattigt infrarødt lys, som man ikke kan se med det blotte øje. Det månelys, vi kan se, er sollys, der reflekteres ned mod os fra Månens overflade.

Tre teknikker førte til afsløringen af Kepler B og C

Forskerne har måttet kombinere tre forskellige observationsmetoder for at kunne forstå Keplerteleskopets målinger:

Transitmetoden: Forskerne fik i første omgang øje på gasplaneten Kepler C, fordi den gav et dyk i stjernens lysstyrke, hver gang den passerede ind foran den. Forskerne kunne se lyset fra stjernen blinke i takt med, at planeten gled ind foran stjernen og skyggede for dens lys.

Periodevariationer: Efter at have overvåget Kepler C i en rum tid, opdagede forskerne på nogle mindre og knapt så periodiske dyk i moderstjernens lysstyrke, som viste sig at stamme fra endnu en planet i kredsløb om stjernen, Kepler B. Den lille klippeplanet skaber mere ujævne dyk, fordi den bliver trukket i, hver gang den passerer forbi den store gasplanet. Samtlige objekter i stjernesystemet påvirker hinanden med deres tyngdefelt, men fordi gasplaneten og klippeplaneten er så tætte på hinanden, vil det indbyrdes træk have en tydelig konsekvens: de vil begge rokke lidt, hver gang de passerer forbi hinanden, men effekten vil være tydeligst for den lille klippeplanet, fordi den har en mindre masse.

Astroseismologi: Stjernens lys sladrer om de skælv, der hele tiden finder sted på stjernens overflade. Disse skælv har astronomerne bl.a. brugt til at bestemme stjernens masse, radius og alder. Ved at putte disse informationer ind i nogle teoretiske modeller for planeternes stævnemøde, har forskerne kunnet bestemme planeternes masse og radius med en præcision på henholdsvist 8 procent og 3 procent, hvilket er overbevisende.

»Kombinationen af de tre metoder er helt banebrydende, for det gør, at vi i fremtiden vil være klædt på til at kunne finde andre specielle planetsystemer, som vi indtil videre har været ude af stand til at finde,« siger postdoc Christoffer Karoff.

Videnskab.dk's julekalender - tryk på en julekugle

Fra alle os til alle jer klimanisser: Her er årets grønneste julekalender. Giv julekuglerne et dask for at åbne dagens låge. Du kan følge julekalenderen i Facebook-gruppen RED VERDEN.

Tryk på kuglerne for at åbne lågerne. Når du har åbnet en låge, kan du læse teksten ved at scrolle med musen eller swipe på mobilen.

... Eller følg os på Facebook, Twitter eller Instagram.

Videnskab.dk Podcast

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


Se den nyeste video fra Tjek

Tjek er en YouTube-kanal om videnskab og sundhed henvendt til unge.

Indholdet på kanalen bliver produceret af Videnskab.dk's Center for Faglig Formidling med samme journalistiske arbejdsgange, som bliver anvendt på Videnskab.dk.