Sådan skal fremtidens teleskoper scanne rummet for liv

I løbet de næste årtier kommer vi tættere på et svar på en af universets største gåder: Er der liv på andre planeter end Jorden, eller er vi alene? Det gennembrud er gjort muligt af de seneste års teknologiske udvikling,

En helt ny generation af superavancerede rum-teleskoper vil nemlig gøre os i stand til at nærstudere exoplaneter - planeter, der kredser om en anden stjerne end Solen - og scanne dem for liv.

De nye teleskoper vil højst sandsynligt afklare, om der er liv i universet eller ej indenfor de næste 5-10 år, mener Uffe Gråe Jørgensen, professor i astrofysik fra Niels Bohr Institutet på Københavns Universitet. Det kan du læse mere om i en anden Videnskab.dk-artikel.

I denne artiklen bliver du taget med helt ind i maskinrummet og får svar på, hvordan to af fremtidens teleskoper, Extremely Large Telescope og James Webb-teleskopet, skal lede efter liv i rummet.

Mod det uendelige univers

Extremely Large Telescope (ELT) kommer ubetinget til at blive det største teleskop på Jorden. Dets avancerede teknologi vurderes til at blive banebrydende for vores udforskning af rummet.

Det er hovedsageligt det teleskop, Uffe Gråe Jørgensen vurderer, vil løse gåden om liv på exoplaneterne.

Det er »overordentligt sandsynligt, at teleskopet vil afgøre, om der er liv på exoplaneterne eller ej, når det har taget sine første observationer, og forskerne har haft tid til at analysere dem,« skriver han i en mail til Videnskab.dk.

Uffe Gråe Jørgensen er tidligere medlem af ESO-rådet. Derfor er han inde i Extremely Large Telescopes fremtidige opgaver – det er nemlig ESO, European Southern Observatory, der bygger teleskopet.

»Det har været et designkrav, at Extremely Large Telescope skal kunne undersøge exoplaneterne for liv, for det er en af teleskopets primære opgaver,« fortæller professoren.

\ Læs mere

Danmark skal være med til at bygge verdens største teleskop

Er ekstremt stort med god grund

Extremely Large Telescope kommer, som navnet antyder, til at blive verdens største teleskop på Jorden, og når man taler om teleskoper betyder størrelse en hel del.

Teleskopets kuppel vil måle 85 meter på tværs, men endnu vigtigere i forhold til at udforske exoplaneter: Dets største spejl bliver på størrelse med en fodboldbane.

Jo større spejle, jo højere bliver opløsningen, man kan se exoplaneterne i, fortæller Uffe Gråe Jørgensen.

»En diameter på 39 meter er minimum for, at man kan adskille en jordlignende planet fra den stjerne, den kredser omkring,« siger astrofysikeren til Videnskab.dk.

Indtil nu har vores rumteleskoper haft en for lav opløsning til at stille skarpt nok ind på exoplaneter på størrelse med Jorden til, at forskerne har kunnet skelne planeten fra stjernen, som den er i kredsløb om.

Helt konkret druknede de jordlignende exoplaneter simpelthen i deres stjernes lys, så man ikke kunne se dem. Derfor er Extremely Large Telescopes størrelse helt afgørende for ikke at rende ind i det problem igen.

Professor: James Webb-teleskopet kan også finde liv

Før Extremely Large Telescope er klar til at nærstudere exoplaneterne i vores astronomiske baghave, indleder et andet nyt teleskop, James Webb-teleskopet, sit arbejde.

James Webb-teleskopet vil muligvis også give os svar på, om der er liv på exoplaneterne, selvom det ikke er rum-teleskopets primære opgave, siger Uffe Gråe Jørgensen.

James Webb-teleskopet skal, til forskel fra Extremely Large Telescope, ikke blive stående på Jorden. Det skal skydes ud i rummet, hvor dets hovedopgave bliver at lede efter infrarødt lys fra de første stjerner og galakser, der blev dannet i universet.

Men ligesom Extremely Large telescope skal det derudover også finde ud af, hvad atmosfæren på jordlignende exoplaneter består af.

Indeholder exoplaneternes atmosfære en af livets byggesten, ilt, kan det være et tegn på, at der er liv nede på planeten, mener Uffe Gråe Jørgensen. Hvordan det hænger sammen, kan du få en forklaring på i artiklen 'Kan den nye generation af rumteleskoper finde liv i universet?'

\ Læs mere

Rumteleskopet James Webb slår alle rekorder

James Webb-teleskopet tager snapshots af exoplaneterne

Her kommer lidt viden om metoden, som James Webb-teleskopet skal bruge til at lede efter ilt i atmosfæren på fremmede planeter.

James Webb-teleskopet vil kunne tage snapshots af exoplaneterne i takt med, at de gradvist bevæger sig rundt om 'forsiden' af deres stjerne – altså den side, som vender mod teleskopet – og blokerer stjernens lys.

Stjernens lys er så kraftigt, at det skinner lige igennem exoplanetens atmosfære og ind i teleskopet. Men fordi stjernelyset har været en tur ind igennem exoplanetens atmosfære, er det fuld af fingeraftryk i form af forskellige molekyler fra exoplanetens atmosfære.

Når lyset med exoplanetens atmosfæriske fingeraftryk når teleskopets linse, vil rumforskerne kunne undersøge, om der er iltmolekyler ved hjælp af et såkaldt spektrometer, siger Uffe Gråe Jørgensen.

Uenighed om James Webb-teleskopets formåen

Ikke alle er dog enige med Uffe Gråe Jørgensen i, at James Webb-teleskopet vil kunne spore ilt og dermed måske liv i atmosfæren på exoplaneter.

Professor i astrofysik Lars A. Buchhave mener, at teleskopet vil have meget svært ved at finde ilt af to forskellige grunde.

Den ene er, at det vil tage meget lang tid at lave de nødvendige atmosfæremålinger. Forskerne kan nemlig kun måle planetens atmosfære, når den befinder sig på forsiden af sin stjerne, og der skal enormt mange rotationer omkring stjernen til at have nok data til en komplet måling:

»En måling af atmosfæren udenom en jordlignende planet med den rette temperatur omkring en sollignende stjerne vil tage mange hundrede timer med James Webb-teleskopet,« siger Lars A. Buchhave, professor i astrofysik ved Institut for Rumforskning og Rumteknologi på DTU Space.

Forskerne vil være nødt til at observere planeten i over et årti, for at en planet som Jorden, som er et år at rotere om sin stjerne, har været foran sin stjerne nok gange til at forskerne vil kunne afgøre, om der er biologiske fingeraftryk i planetens atmosfære, fortsætter han.

\ Læs mere

James Webb-teleskopet består årets første prøve

Kan fejlagtigt stemple exoplaneter som døde

James Webb-teleskopets dårlige udsigter til at finde ilt skyldes ifølge DTU-professoren også, at teleskopet primært kan se infrarødt lys, på samme måde som vi mennesker kun kan se såkaldt synligt lys – ikke ultraviolet lys eller røntgenstråler.

»Iltmolekyler ligger på grænsen af at kunne ses i infrarødt lys, og man kan kun observere atmosfæren i de timer, planeten er foran stjernen,« siger DTU-professoren.

Det, mener han, kan give problemer, fordi James Webb-teleskopet muligvis misser det, hvis exoplaneter kun har et meget lavt iltindhold i deres atmosfære. Derfor kan teleskopet måske fejlagtigt stemple exoplaneter med lavt iltindhold som uden liv.

Selv meget lidt ilt på exoplaneterne kan betyde liv

James Webb-teleskopets ringe evne til at opfatte ilt kan godt blive lidt af et problem, hvis det skal finde liv, peger forskning på.

Planeter kan nemlig sagtens rumme liv, selv hvis de kun har et meget lavt iltniveau – det er vores egen Jord et bevis på.

Ny forskning har fundet, at Jordens atmosfære for 1,87 milliarder år siden kun havde 0,1 procent af den ilt, som der er i dag. Men på trods af det lave iltniveau eksisterede der liv i form af bittesmå flercellede organismer.

Hvis James Webb-teleskopet undersøger en exoplanet med et tilsvarende lavt iltniveau, er det ikke sikkert, at teleskopet vil kunne opfatte ilten og dermed potentialet for liv.

Uffe Gråe Jørgensen medgiver, at man kan rejse tvivl om, hvorvidt vi vil kunne se klare biologiske fingeraftryk allerede med JWST. Men han mener stadig, at der er en reel chance for det:

»Det er ilt i form af ozon, som forskerne kigger efter. Det har et meget stærkt infrarødt bånd, som vil kunne ses selv i små koncentrationer,« skriver Uffe Gråe Jørgensen i en mail til Videnskab.dk.

Om James Webb-teleskopet er i stand til at finde liv, og hvornår vi får en endelig afklaring på, om vi er alene, eller der er liv på andre planeter, er trods de seneste års teknologiske udvikling stadig uvist. Men en ting er sikkert: Vi er tættere på at løse en af universets største gåder end nogensinde før.