Mysteriet om planeten, der ikke burde eksistere

Når vores Sol engang om flere milliarder af år nærmer sig slutningen af sit liv, vil den svulme op til 100 gange dens nuværende størrelse og opsluge Jorden og vores nærmeste naboplaneter i processen.

Mange planeter i andre stjernesystemer end vores eget solsystem står til at lide samme skæbne. Men nu har vi for første gang fundet en planet, der øjensynligt har formået at undgå ødelæggelse og overleve de grusomme kår, som stjerneudvikling kan byde på.

520 lysår væk har et stjernesystem nemlig overrasket os astronomer, da vi for første gang har fundet en exoplanet tæt omkring en udviklet stjerne; så tæt, at den burde have været opslugt af sin sol for flere tusinde år siden - en oplevelse, den næppe kunne være sluppet helskindet fra.

På trods af sin ellers umulige placering i stjernesystemet, så eksisterer exoplaneten i bedste velgående.

Den opdagelse kunne et internationalt hold af astronomer, som vi er en del af, offentliggøre i et studie udgivet i Nature.

Du kan læse en kort gennemgang af resultaterne her, og herunder kan du blive klogere på Halla, og hvordan vi fandt ud af, at den for længst burde være død.

Planeten, der levede

Exoplaneten har fået det officielle navn Halla (8 Umi b), og den befinder sig i et stjernesystem i stjernebilledet Lille Bjørn.

Her kredser den om sin værtsstjerne ved navn Baekdu (8 Umi) i en afstand, der kun er cirka det halve af afstanden mellem Jorden og Solen.

Exoplaneten Halla blev opdaget allerede i 2015 af sydkoreanske astronomer ved brug af radialhastighedsmetoden.

Her udnytter man, at en planet via tyngdekraften trækker så meget i dens værts-stjerne, at stjernen vil være i kredsløb om systemets fælles tyngdepunkt og dermed rokke frem og tilbage i takt med, at planeten bevæger sig rundt i sit kredsløb.

Vi fulgte op i 2021 og 2022, hvor vi observerede stjernesystemet fra to observatorier på Hawai’i: W. M. Keck Observatoriet og Canada-France-Hawai’i-teleskopet.

Med det nye data kunne vi se, at påvirkningen af stjernen havde været stabil i over et årti, hvilket i høj grad bekræftede planetens eksistens, og derudover at planetens bane måtte være en næsten-perfekt cirkel.

Vil du vide mere om radialhastigheds-metoden? Så se med her. Artiklen fortsætter under videoen.

En varm Jupiter

Halla er en Jupiter-størrelse exoplanet, men i modsætning til Jupiter kredser den meget tæt omkring sin stjerne.

På grund af den korte afstand mellem stjernen og planeten bliver planeten meget varm – vi kalder denne type af exoplaneter for en varm Jupiter (’hot Jupiter’).

Mange af de exoplaneter, der er blevet opdaget i de seneste årtier, er disse store planeter med små baner omkring deres værtsstjerner.

Den første fundne exoplanet, 51 Peg b, var også en lignende type planet, og i 2019 modtog Michel Mayor og Didier Queloz Nobelprisen i fysik for den opdagelse.

Stjerneskælv: Jordskælv i rummet

Halla kredser som nævnt om stjernen Baekdu, og i vores studie kiggede vi også nærmere på Baekdu, da den er en spændende stjerne i sig selv.

Ved at bruge data fra NASA’s TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite)-mission kunne vi registrere, at Baekdu udviser det fænomen, som vi kalder ’stjerneskælv’.

Solen – og stjerner som ligner Solen – vibrerer på grund af lydbølger i deres indre.

Disse såkaldte stjerneskælv får stjernens overflade til at bevæge sig i forskellige mønstre, og de får lyset fra stjernen til at ændre sig en smule over tid.

Stjerneskælvene på Solen gør, at Solens radius på knap 700,000 kilometer varierer med få meter over en tidsskala på få minutter, hvilket får Solens lysstyrke til at svinge med få milliontedele.

Stjerne-seismologi

Selvom stjerneskælvene ikke påvirker selve stjernens størrelse og andre egenskaber nævneværdigt, så har det en enorm indflydelse på vores forståelse af stjernernes indre.

Med nutidens avancerede rumteleskoper såsom TESS og i fremtiden PLATO kan vi nemlig måle disse små variationer på milliontedele i lysstyrken af en stjerne, og sammenligne vores målinger med teoretiske modeller.

På den måde kan vi ligesom seismologer, der bruger jordskælv til at undersøge forholdene langt under Jordens overflade, bruge den seismiske aktivitet i stjerner til at undersøge deres indre struktur.

Sådan kan vi lære mere om de processer, vi ikke kan se på stjerners overflader.

Læren om stjerneskælv hedder asteroseismologi, og netop disse målinger var essentielle for vores studie af stjernen Baekdu og dens planet Halla.

De målte stjerneskælv gjorde det klart for os, at stjernen Baekdu på nuværende tidspunkt er længere end Solen i dens udvikling.

Er du blevet nysgerrig på stjerneseismologi? Så læs med her - artiklen er god, selvom den har nogle år på bagen.

Derudover vandt en dansk professor i 2022 den prestigefulde Kavli-pris for sin forskning i stjerneseismolog. Det kan du læse mere om hér.

Baekdus tid som kæmpestjerne er for længst forbi

Solen er i øjeblikket i en rolig og lang periode af sit liv, hvor den får sin energi fra fusionsprocesser i dens centrale kerne, der laver brint om til helium.

Når Solen om flere milliarder af år har opbrugt alt brinten i dens kerne, vil den svulme voldsomt op og blive til det, vi kalder for en rød kæmpestjerne.

Det er på dette tidspunkt, at den udbrændte Sol nok vil blive større end Jordens bane, og dermed ‘spise’ de inderste planeter i vores solsystem.

Da vi undersøgte stjerneskælvene på Baekdu, kunne vi fastslå, at den allerede har været igennem og afsluttet fasen som rød kæmpestjerne.

I dens tid som rød kæmpestjerne har Baekdu været svulmet op til en utrolig størrelse med en radius op mod halvanden gange mere end den nuværende afstand mellem Halla og Baekdu.

Kunsten at snyde døden

Fasen slutter, når de centrale dele af stjernen opnår de rette betingelser for at kunne omdanne helium til tungere grundstoffer via fusionsprocesser.

Da dette skete, sluttede Baekdus tid som rød kæmpestjerne, og den skrumpede til dens nuværende størrelse, som kun er cirka en tiendedel af afstanden mellem stjernen og dens exoplanet.

Det leder os til det vigtige spørgsmål: Hvorfor finder vi Halla så tæt på sin stjerne, når exoplaneten burde have været opslugt og spist, da Baekdu svulmede op som rød kæmpestjerne?

Hvad er årsagen til Hallas ekstraordinære overlevelse?

Det virker meget usandsynligt, at Halla har overlevet udvidelsen af sin hurtigt udviklende værtsstjerne. Der er dog andre mulige scenarier, der kan forklare dens tilsyneladende umulige placering.

En Star Wars-planet?

Måske har Halla tidligere haft en del til fælles med den berømte fiktive planet Tatooine fra Star Wars, som kredser rundt om to stjerner i et såkaldt dobbeltstjernesystem, hvor de to stjerner er nære nok til at påvirke hinanden.

Hvordan dobbeltstjernesystemet skulle have reddet Halla, er der flere mulige forklaringer på.

Én mulig forklaring er, at interaktioner mellem og sammensmeltningen af disse to stjerner kan have forhindret begge stjerner i at udvide sig nok til, at Halla blev opslugt.

På den måde ville det have været muligt for Halla at kredse tæt på, men alligevel tilstrækkeligt på afstand til at overleve virkningen af stjernernes eksplosive kollision.

En anden mulighed er, at de to stjerner i dobbeltstjernesystemet stødte sammen og under det voldsomme sammenstød frigav materiale, som Halla siden er blevet dannet ud fra.

I dette scenarie er Halla en relativt nyfødt planet, en såkaldt anden-generations exoplanet.

Halla: Et hint om universets skabelse… og undergang

De fleste stjerner er en del af stjerne-systemer med flere stjerner, typisk to stjerner i et dobbeltstjernesystem, men systemer med tre, fire eller endnu flere stjerner findes også.

Vi forstår endnu ikke i dybden, hvordan planeter kan dannes i sådanne systemer. Moderne rumteleskoper giver os dog bedre og bedre muligheder for at undersøge planeter i flerstjernesystemer.

Det er bestemt muligt, at Halla blot er den første af mange exoplaneter, vi fremover finder omkring så udviklede stjerner som Baekdu, der alle har overlevet på grund af interaktioner stjernerne imellem.

Dette unikke system kan hjælpe os med at forstå skabelse - og undergang - i vores komplekse univers