Hvorfor finder vi ikke planetsystemer som vores?

Der er nu gået 30 år, siden den første exoplanet blev opdaget i 1995, og i januar 2025 nåede tallet op på 5832.

Tilbage i 1995 mente man, at vores solsystem var typisk, og at langt de fleste exoplaneter derfor ville blive fundet i planetsystemer, som lignede vores solsystem.

Men som årene gik, og antallet af exoplaneter voksede, opdagede astronomerne, at denne antagelse var helt forkert.

De fleste kendte exoplaneter kredser alene om deres stjerne, og de er derfor ikke medlem af det, vi vil kalde et planetsystem - men vi kender i dag 976 stjerner, der er omkredset af flere planeter.

Det betyder, at vi nu har 976 planetsystemer, der kan sammenlignes med vores solsystem. Men indtil nu er der ikke fundet et planetsystem, der helt ligner vores solsystem, hvad angår antal planeter, typer af planeter og størrelse.

Det kan naturligvis betyde, at vores solsystem med otte planeter er en stor sjældenhed. Men det kan også forklares ved, at den måde, vi observerer på, gør os blinde over for netop at finde planetsystemer, som i opbygning og udstrækning ligner vores solsystem.

Vi vil i denne artikel se på den sidste mulighed; altså at der i Mælkevejen kan findes et stort antal planetsystemer af samme type som vores solsystem, men som vi ikke kan se, på grund af den måde vi observerer exoplaneter.

Den første exoplanet startede en revolution

Da den første exoplanet blev opdaget i 1995, blev astronomerne meget overraskede, fordi planeten slet ikke lignede noget, vi kendte fra vores eget solsystem, og i virkeligheden slet ikke burde eksistere, efter de teorier man havde.

Planeten kredser om stjernen 51 Pegasi, der har en afstand til Solen på 50 lysår. Oprindeligt blev planeten kaldt for 51 Pegasi b, men nu har den fået det fine navn ‘Dimidium’.

Det er en planet lidt større end Jupiter, men med kun halvdelen af Jupiters masse. Det kan man nu godt forklare, for Dimidium kredser om sin stjerne i en afstand på kun 8 millioner km, og det betyder, at den har en temperatur på over 1000 grader.

Hvis planeten som Jupiter består af gasserne brint og helium, så bliver disse gasser jo meget varme, og varm luft udvider sig jo – bare tænk på en varmluftsballon. Så selv om massen kun er halvdelen af Jupiters masse, så har Dimidium en radius på 1,2 gange Jupiters radius.

Det, der overraskede astronomerne, var at finde en gasplanet så tæt på en stjerne.

I vores solsystem er alle de fire store gasplaneter jo langt fra Solen, og det mente man var helt logisk, da store gasplaneter kun kan dannes ved lave temperaturer - men Dimidiums afstand til stjernen er kun 1/7 af Merkurs afstand til Solen.

Resultatet af denne første opdagelse og de mange senere exoplaneter er en helt ny forståelse af, hvordan planetsystemer dannes. Det er en meget mere voldsom affære, end man troede.

Planeter dannes ud fra en skive af støv og gas omkring stjernen, men denne skive kan med sin tyngdekraft påvirke en nydannet planet, så den ender et helt andet sted, end hvor den er dannet.

Når der dannes flere nye planeter, så vil de påvirke hinanden med deres tyngdekraft, ligesom de også bliver påvirket af tyngdekraften fra den skive af støv og gas, hvorfra planeterne er dannet.

De fleste planeter får bare ændret deres baner, men beregninger viser, at mange planeter kan ende med at blive opslugt af deres stjerner, mens andre slynges helt bort og ender med at vandre mellem stjernerne.

Det er endda muligt at planeter, der driver omkring mellem stjernerne, er mere talrige end dem, der pænt kredser om deres stjerne.

Man kan roligt sige, at kaos spiller en betydelig rolle ved dannelsen af et planetsystem. Så derfor er det ikke så mærkeligt, at vi har fundet mange og meget forskellige typer af planetsystemer, som vi omtaler lidt senere.

Men de mange typer fører jo så til spørgsmålet, om vores type solsystem er en sjældenhed. Det er et relevant spørgsmål, for sandsynligvis er ikke alle typer planetsystemer lige egnede for liv.

Desværre kan vi ikke bruge de statistikker over kendte planetsystemer, der nu findes til at afgøre spørgsmålet. For som vi nu skal se, giver de nemlig et ret skævt billede af, hvad der i virkeligheden findes derude i universet.

Hvordan finder man en exoplanet?

Én ting er fælles for alle exoplaneter, nemlig at de er meget langt borte.

Den nærmeste er kun 4 lysår væk, men der er fundet exoplaneter helt op til en afstand på over 20.000 lysår. Rekorden indehaves af en planet nær Mælkevejens centrum med en afstand på 21.500 lysår.

Selv med de største teleskoper er det derfor kun lykkedes at fotografere nogle få exoplaneter, og astronomerne leder da også efter exoplaneter ved at se på stjerner.

Der findes flere metoder, men to dominerer. De kaldes for radialhastighedsmetoden og formørkelsesmetoden. De to metoder har det tilfælles, at de ikke er egnede, hvis man søger efter planetsystemer, som ligner vores solsystem.

Princippet i radialhastighedsmetoden er, at når en planet kredser om en stjerne, så påvirker den også stjernen med sin tyngdekraft, og det får stjernen til at rokke lidt frem og tilbage. Den bevægelse kan man måle, selv om en lille planet normalt ikke kan få en stor stjerne til at bevæge sig med mere end nogle få meter i sekundet.

Med moderne teknik kan man måle sådanne små hastigheder ved at se på stjernens spektrum, men metoden fungerer bedst, når planeten både er tæt på sin stjerne og samtidig har en stor masse. For så bliver påvirkningen af stjernens bevægelse størst.

Dimidium opfylder begge betingelser og var derfor forholdsvis let at opdage. En planet som Jorden er næsten umulig at opdage på denne måde, for dertil er Jorden for lille, og dens afstand til Solen for stor.

Den anden metode er at måle, hvor meget en stjerne formørkes, når en exoplanet passerer hen foran sin stjerne set her fra Jorden.

Det er en god og en meget anvendt metode, som kun har en stor ulempe: Den fungerer kun i de ret sjældne tilfælde, hvor exoplanetens bane ligger på en sådan måde, at den skaber en formørkelse set her fra Jorden.

Der må derfor eksistere et utal af planetsystemer hvor exoplaneterne bare er usynlige, fordi de ikke skaber formørkelser.

Denne metode favoriserer desuden store planeter, da store planeter formørker mere end små planeter.

I virkeligheden er der én til ulempe, nemlig at metoden kræver tålmodighed.

For at kunne anvende metoden skal man helst have tre målinger af den formørkelse, en exoplanet skaber. Og det er noget af et krav at stille, hvis planeten har en omløbstid på flere år, som Jupiter i vores solsystem.

Da Jupiter har en omløbstid om Solen på næsten 12 år, skal man altså observere i mere end 35 år for at få 3 formørkelser, og det er budgettet ikke indrettet til.

Der er også en anden begrænsning. Det er naturligvis lettest at se en formørkelse, hvis planeten er stor og stjernen lille, for så dækker planeten jo en pæn del af stjernens skive.

Tager vi hensyn til det, så fungerer metoden bedst for store planeter, der kredser om små røde dværgstjerner, og det helst med en omløbstid på nogle få dage og uger – og den slags planeter er der heldigvis en del af.

Det samlede resultat er, at vi har lettest ved at observere store planeter, der kredser i så kort afstand fra små stjerner i så ringe afstand, at lyset kan nå fra stjernen og ud til de fjerneste planeter på få minutter.

Sammenlignet med disse systemer er vores solsystem enormt stort. Således tager det sollyset over fire timer at nå helt ud til Neptun, som jo ikke engang repræsenterer Solsystemets yderste grænse, da der uden for Neptuns bane findes tusinder af små iskloder og dværgplaneter i det såkaldte Kuiper-bælte.

Desuden er Solen bestemt ikke nogen lille stjerne, da 90 procent af alle stjerner er mindre end Solen. Så helt almindelige er vi ikke – men betyder det, at Solsystemet er en sjældenhed?

Et skævt billede

Som nævnt kender vi i dag til 976 planetsystemer. De fleste af disse planetsystemer er små sammenlignet med Solsystemet, men det skyldes næsten sikkert den måde vi observerer på.

Nogle planetsystemer er så små, at de kan ligge helt inden for Jordens bane. Der er også meget kompakte systemer, hvor alle planeterne kredser så tæt på deres stjerne, at de ville befinde sig inden for Merkurs bane, hvis de blev flyttet til vores solsystem.

Et berømt eksempel er Trappist-systemet. Det består af syv planeter, som alle er på størrelse med Jorden.

Disse planeter kredser omkring en meget lille rød dværgstjerne bare 40 lysår borte. Alle syv planeter er så tæt på deres stjerne, at selv den yderste har en afstand til stjernen, der er mindre end en sjettedel af Merkurs afstand til Solen.

Står man på en af disse planeter i Trappist-systemet, vil man kunne se de seks andre planeter på himlen som store kloder, og ikke bare som små lysprikker. I sandhed et planetsystem i lommeformat, men bestemt ikke noget, der ligner vores solsystem.

Et andet vigtigt resultat er, at der ser ud til at være fire typer af planetsystemer:

• Et system, hvor alle planeter har omtrent samme størrelse
• Et ordnet system, hvor de små planeter er inderst og de store yderst i planetsystemet
• Et antiordnet system, hvor de store planeter er inderst, og de mindste planeter yderst
• Et blandet system, hvor store og små planeter er blandet.

Vores solsystem er i denne oversigt et pænt ordnet system med de små planeter som Merkur, Venus, Jorden og Mars inderst og de store gasplaneter Jupiter, Saturn, Uranus og Neptun yderst.

Sammenlignet med de planetsystemer vi har observeret, så er det usædvanligt på to måder:

Det er et meget stort planetsystem, hvor der er langt mellem planeterne, og det rummer usædvanligt mange planeter, nemlig 8 – og måske flere, hvis det lykkes at finde planet 9.

Der er en simpel forklaring på, hvorfor vi ikke har fundet et planetsystem, der ligner vores eget solsystem. For hvis vi fra en afstand på bare 100 lysår søgte at observere vores solsystem, så ville vi slet ikke kunne se det.

Således vil de fire inderste planeter i vores solsystem, nemlig Merkur, Venus, Jorden og Mars være usynlige. De er for små til at blokere for så meget af lyset fra Solen, at formørkelsen kan måles. De er også for langt væk fra Solen, til at de kan få Solen til at ’rokke’ så meget i sin bevægelse, at det kan måles.

De store planeter Jupiter, Saturn, Uranus og Neptun kan godt blokere så meget for sollyset, at det kan måles – hvis man er meget, meget tålmodig.

Således har Jupiter en omløbstid om Solen på næsten 12 år, så der er 12 år mellem de formørkelser, Solsystemets største planet kan skabe. Endnu værre er det med Neptun, der har en omløbstid på hele 165 år.

Planetsystemer, der har store planeter med meget lang omløbstid, er derfor en stor udfordring for astronomerne.

Disse planeter kan kun findes, hvis man overvåger systemet i mange generationer - og så håbe på, at politikerne ikke midt i det hele bliver trætte af projektet og derfor holder op med at støtte det.

Håbet lever stadig

Exoplaneterne har vist os, at der findes flere typer af planeter, og at den mest almindelige type af exoplaneter slet ikke findes i vores solsystem. Det er planeter, som i størrelse er mellem Jorden og Neptun.

Men ellers kan vi ikke sige ret meget, før vi har mange flere og især bedre data. Der skal udvikles en teknik, så man også kan observere små planeter, der kredser langt fra deres stjerner, som Jorden gør.

Det kommer nok i løbet af de næste 30 år med nye rumobservatorier, men den største udfordring bliver nok at skabe de langsigtede programmer, der skal til at finde de yderste og fjerneste planeter med omløbstider på måske flere hundrede år.

Men vi kan stadig håbe på en Jord 2.0.