Sensation: Kaotisk planetsystem rokker fundamentalt ved planetforståelse

Det er rent ud sagt et værre rod, som er blevet opdaget omkring 1.000 lysår væk fra Jorden.

Forskerne har fundet frem til et solsystem, hvor planeterne langt fra er placeret under de samme ordnede forhold som i vores solsystem – og dermed skaber opdagelsen også rod i de gængse teorier om, hvordan planeter og stjerner bliver dannet.

»Det, som er sensationen, er, at vi har fundet et planetsystem, hvor stjernen og planeterne roterer om forskellige akser. Det betyder, at vi pludselig sidder med et system, som er langt mere rodet, end noget vi tidligere har set. Og det passer ikke ind i vores almindelige teorier om, hvordan stjerner og planeter bliver dannet,« siger lektor Hans Kjeldsen fra Aarhus Universitet.

Han har sammen med en stor international forskergruppe gjort opdagelsen af det kaotiske planetsystem med hjælp fra rumteleskopet Kepler (se faktaboks).

‘Hot Jupiters’ roder rundt tæt på stjerne

Det nyopdagede planetsystem har fået navnet Kepler-56, og det består blandt andet af en stjerne, der er omkring fire gange så stor som vores egen stjerne, Solen.

Herudover har astronomerne opdaget to såkaldte ‘Hot Jupiters’ – store planeter, hvis egenskaber minder om Jupiters, og som samtidig er ekstremt varme, fordi de svæver rundt tæt på deres stjerne.

»Begge planeter befinder sig tæt på stjernen, så der må være et par tusinde grader varmt deroppe. Den inderste planet er 10 gange så tæt på stjernen, som Jorden er på Solen,« fortæller lektor Hans Kjeldsen.

Planeter har en skæv bane

De to planeter er også en hel del større end vores egen planet – mens den inderste har en diameter, som er 6,5 gange større end Jordens diameter, så er den yderste planet omkring 10 gange større end Jorden.

»Det er interessant i sig selv, at to så store planeter befinder sig helt tæt på en stjerne. Men det er faktisk ikke det, som er det mest utrolige ved vores fund,« siger Hans Kjeldsen.

Det mest særlige ved opdagelsen er derimod, at de to planeter kredser rundt i en bane, som er skæv i forhold til den akse, som deres moderstjerne roterer omkring. Og for at gøre det hele endnu mere rodet, så har forskerne faktisk opdaget endnu et himmelobjekt i Keppler-56-systemet, som kredser rundt om moderstjernen i et helt andet baneplan end de to andre.

Vores eget solsystem er velordnet

For at forstå, hvorfor det nyopdagede planetsystem er noget særligt, er vi nødt til at vende blikket mod vores eget solsystem. Her gælder det nemlig, at Jorden og alle de andre planeter kredser rundt om Solen i en næsten lige ‘skive’, som udgår fra Solens ækvator (se illustration).

»Når du ser på Solen, er det sådan, at Solens rotationsakse ligger næsten vinkelret på Jordens baneplan. Hvis du forstiller dig Solen som en globus, så stikker rotationsaksen lige op i vejret, og Jorden vil befinde sig i et plan, som svarer til globussens ækvator,« forklarer professor Jørgen Christensen-Dalsgaard, der leder Stellar Astrophysics Centre på Aarhus Universitet og har været med til at gøre opdagelsen af Kepler-56.

Hvis Kepler-56-systemet var ordnet på samme måde som vores eget solsystem, ville man altså forvente, at de to store planeter begge skulle kredse om deres moderstjerne i en bane, som udgik fra stjernens ækvator.

»Helt uventet« opdagelse

Men planeternes bane er faktisk fuldstændig skæv i forhold til stjernen – deres bane er forskudt med hele 47 grader i forhold til stjernens rotationsakse.

»Det er denne her skævhed, som er så utroligt mærkelig. Man har tidligere fundet andre systemer, hvor en enkelt planet ligger skævt i forhold til stjernens rotationsakse. Det kan man lettere forstå, for i sådan et tilfælde kan det være selve planeten, som er blevet forstyrret i sin bane.«

»Men det er meget usandsynligt, at to planeter bliver forstyrret på samme måde og havner i det samme plan. Så det var helt uventet at gøre denne her opdagelse,« siger professor Jørgen Christensen-Dalsgaard.

Dermed mener forskerne også, at den nye opdagelse gør oprør mod de gængse teorier om, hvordan stjerner og planeter bliver dannet.

Strider mod teori om solsystemets dannelse

Forskerne har længe været sikre på, at stjerner bliver dannet, når en stor sky af gas begynder at trække sig sammen. Skyen roterer hurtigere og hurtigere og trækker materiale med sig ind mod centrum, hvor stjernen til sidst bliver ‘født’.

Indtil nu har forskerne samtidig regnet med, at planeter bliver dannet af overskydende rester af gasskyen, forklarer lektor Hans Kjeldsen.

»Vi forestiller os normalt, at planeterne blive dannet af det materiale, som ikke ender inde i stjernen. Men hvis de gængse teorier for skabelsen af planeter og stjerner holdt stik, så burde planeterne altså ligge i et plan omkring stjernens ækvator. Men det er jo ikke tilfældet med Kepler-56,« siger Hans Kjeldsen og tilføjer:

»Det peger på, at den tidligste fase af dannelsen af planeter indeholder nogle langt voldsommere begivenheder, end hvad vi tidligere har forestillet os.«

Professor: Nu forstår vi endnu mindre

Med afsæt i den nye opdagelse mener forskerne altså, at teorierne om, hvordan planeter og stjerner bliver dannet, er nødt til at blive justeret. Eller som professor Jørgen Christensen-Dalsgaard formulerer det:

»Vi forstår stadig meget lidt om, hvordan stjerner og planeter bliver dannet. Og nu forstår vi endnu mindre, for vi har fundet en helt anden opførsel, end det vi havde forventet ud fra vores teoretiske modeller,« siger Jørgen Christensen-Dalsgaard.

På DTU Space, som hører under Danmarks Tekniske Universitet, mener astrofysiker Ib Lundgaard Rasmussen, at den nye opdagelse er »rigtig interessant.«

»Det betyder, at vi nu skal til at definere en ny form for normalitet for, hvordan sådan nogle systemer er ordnet og opstår. Måske kan det være, at vores velordnede solsystem slet ikke er normalen. Måske er spørgsmålet i virkeligheden, hvorfor vores solsystem er så forbløffende velordnet,« siger seniorforsker Ib Lundgaard Rasmussen, som ikke selv har været en del af den nye undersøgelse.

Kepler er forskernes øjne

Ib Lundgaard Rasmussen forklarer, at gennem historien har fundet af nye planeter og stjerner løbende tvunget forskerne til at kigge på gældende teorier med nye briller.

»Sådan skifter vores forståelse af universet hele tiden. Ting, som vi tror, vi ved, bliver pludselig betragtet i et nyt lys, fordi vi gør nye opdagelser uden for vores eget solsystem. Det er lidt det samme, som når man rejser til udlandet. En af de vigtigste ting, som man får ud af det, er ofte, at man kommer hjem og ser verden derhjemme med nye øjne,« siger Ib Lundgaard Rasmussen.

Forskernes øjne er i den nye undersøgelse blevet udgjort af rumsonden Kepler, som den amerikanske rumfartsorganisation NASA opsendte i 2009. I løbet af sin fireårige levetid har Keplers teleskop gjort en lang række opsigtsvækkende fund af planeter og stjerner uden for vores eget solsystem – herunder vandplaneter, ultra-sorte planeter og systemer med flere sole.

Aarhusforskere har set på stjerneskælv

»Med Kepler har vi fundet utroligt mange forskellige planetsystemer og mange flere forskellige typer af planeter, end vi havde forestillet os. Det er et meget rigere forskningsfelt, end jeg tror, at nogen af os havde forestillet os på forhånd,« siger Jørgen Christensen-Dalsgaard.

Sammen med Hans Kjeldsen har han været tæt knyttet til Kepler lige fra rumsondens spæde start, til opsendelsen og rejsen til det fjerne rum.

»Den måde, Kepler finder planeter på, er ved at se efter, når planeterne kommer forbi en stjerne. Det lys, som mangler, fordi planeten skygger for stjernen, gør, at vi kan se den,« forklarer Hans Kjeldsen fra Aarhus Universitet.

Det seneste fund af planetsystemet Kepler-56 er blevet publiceret i det videnskabelige tidsskrift Science, og Aarhusforskerne har særligt spillet en rolle for udregningen af Kepler-56-stjernens rotation og hældningen på dens akse.

»Vi har meget nøje analyseret nogle vibrationer på stjernen – det er dem, vi kalder stjerneskælv. Dem kan vi bruge til at måle ind i stjernen. Det er lidt ligesom, at man kan bruge undersøgelser af jordskælv til at finde ud af, hvad der foregår inde i Jorden,« siger Hans Kjeldsen.

Regner med at finde 4.000 planeter

Der er stadig masser af data fra Keplers rejse, som endnu ikke er blevet analyseret, og ifølge Hans Kjeldsen gemmer Kepler-teleskopets data fra verdensrummet på ikke mindre end 4.000 planetkandidater – altså data, som endnu ikke er undersøgt, men som formodes at være planeter.

»Der er stadig utrolig meget data fra Kepler, som vi mangler at analysere, og det vil tage lang tid, for det kræver meget komplicerede analyser. Men vi er selvfølgelig spændte på at se, om Kepler-56 er en enlig svale, eller om vi finder andre lignende planetsystemer. Det regner vi faktisk med, at vi gør, og det betyder, at vi vil være nødt til at udvikle nye teorier – fordi det her er så fuldstændig fundamentalt for forståelsen af, hvordan planeter og stjerner bliver dannet,« siger Hans Kjeldsen.

Indtil videre har forskerne ingen forklaring på, hvorfor Kepler-56-systemet er så rodet og skævt, men Aarhusforskerne regner med, at det er planeternes tyngdekraft, som har været på spil og skabt det kaotiske system.