Det enorme rumteleskop James Webb har fanget en nyfødt exoplanet – en planet uden for Solsystemet – i flugten. Astronomerne bag billederne håber, de kan bruges til at opklare, hvordan planeter dannes.
Webb-teleskopet har tidligere fotograferet exoplaneter, men her har der været tale om planeter, astronomerne allerede havde fundet og ville vide mere om. Dette er første gang, en planet, der ikke var kendt i forvejen, er blevet opdaget ved hjælp af rumteleskopet.
Planeten kredser om den unge stjerne TWA 7, også kaldet CE Antliae, der tidligere er blevet fotograferet af rumteleskopet Hubble og af Very Large Telescope i Chile.
På de gamle billeder kunne astronomerne se, at stjernen omkredses af en skive af gas og støv. De kunne også få øje på huller i skiven, og sådan nogle huller kan skyldes, at der er dannet en planet.
Derfor besluttede et internationalt hold af astronomer at rette Webb-teleskopet mod stjernen, for at se om der dukkede en planet op på de infrarøde billeder fra teleskopet.
Den lille, lysende plet var en planet
Ved hjælp af teleskopets midtinfrarøde instrument MIRI lykkedes det at få øje på planeten, der er 111 lysår herfra. Den lyser op på billederne, fordi den udsender varmestråling.
Videnskab.dk har spurgt den franske astrofysiker Anne-Marie Lagrange, hvordan det var at være de første, der fik øje på planeten:
»Til at starte med var vi begejstrede, men også bevidste om, at objektet muligvis bare var en fjern galakse. Dem ser vi ofte på billeder fra MIRI,« svarer hun og fortsætter:
»Vi beregnede sandsynligheden for, at det var en galakse, og den viste sig at være ret lav. Derefter skabte vi en dynamisk model af systemet og indså, at planeten ligger præcis dér, hvor den skal være for at skabe de strukturer, vi ser i støvskiven omkring stjernen. På det tidspunkt blev vi overbeviste om, at det rent faktisk var en planet, vi havde fundet.«
Anne-Marie Lagrange er forskningschef på det franske forskningscenter Centre national de la recherche scientifique (CNRS), og hun er førsteforfatter på den videnskabelige Nature-artikel om planeten, der har fået navnet TWA 7b.
Kun gaskæmper kan fotograferes
Den nyopdagede planet er en gaskæmpe omtrent på størrelse med Saturn. Den er næsten 100 gange så tung som Jorden. Alligevel er det den mindste exoplanet, der hidtil er blevet fotograferet.
Alle andre exoplaneter, der optræder på tidligere billeder, er langt tungere end Solsystemets største planet, Jupiter. Jo større planeten er, desto lettere er den nemlig at få øje på.
Selv ikke Webb-teleskopet er stort nok til at fotografere exoplaneter på størrelse med Jorden. Vi ved altså ikke, om der også kredser jordlignende planeter omkring stjernen. Men det skulle være muligt at tage billeder af planeter, der er meget mindre end TWA 7b.
»Vi vurderer, at vi med James Webbs MIRI-instrument kan finde planeter helt ned til en tiendedel af Jupiters masse. Det svarer til 30 gange Jordens masse. Det er en enorm forbedring, sammenlignet med hvad man kan se med teleskoper her fra Jorden,« forklarer Anne-Marie Lagrange.
\ Exoplaneter er kamerasky
Det er ekstremt svært at tage billeder af exoplaneter. For det første er de mange billioner kilometer væk, og for det andet drukner lyset fra dem i det langt kraftigere lys fra stjernen.
Det kan kun lykkes at fotografere en exoplanet, hvis der blokeres for stjernelyset, når billedet tages. Rumteleskopet James Webb er udstyret med en såkaldt koronagraf, der klarer det job.
I dag er der opdaget næsten 6000 exoplaneter, men kun en procent af dem er blevet fotograferet. Resten er opdaget på en mere indirekte måde. For eksempel kan man måle stjernernes lysstyrke og se, om lyset bliver dæmpet, fordi en planet passerer ind foran stjernen i sit kredsløb.
Planeten er få millioner år gammel
Den lille stjerne TWA 7 er blot 6,4 millioner år gammel. Det er ikke meget, når man snakker stjerner – Solen er mere end 700 gange så gammel.
»Det er en spændende opdagelse, fordi det er et ganske ungt system. Vi mener, at kimen til planeter opstår inden for de første par millioner år, så denne planet er netop blevet dannet og er ved at køle ned,« fortæller Jes Jørgensen, der er professor i astrofysik ved Niels Bohr Institutet, som hører under Københavns Universitet.
»Planeter dannes, når støvkornene i skiven stille og roligt vokser sig større og bliver til planetesimaler – små klumper af stof. De danner kernen af planeter, som så kan tiltrække store mængder gas, så der dannes en gaskæmpe som her,« fortsætter han.
Jes Jørgensen har ikke selv været involveret i denne opdagelse, men forsker i dannelse af stjerner og planeter. Og her kan billeder fra Webb-teleskopet hjælpe, siger han:
»Hvis vi kan få billeder af flere planeter, kan vi få indblik i, hvordan planeter udvikler sig i de tidlige stadier.«
»Vi vil også gerne forstå, hvilken slags stjerner der dannes planeter omkring. Vi vil desuden gerne vide, hvad stjernens omgivelser betyder for planetdannelsen, for eksempel om mængden af ultraviolet stråling påvirker arkitekturen af planetsystemer.«
Astronomerne kunne godt bruge flere Webb-teleskoper
Holdet bag opdagelsen af TWA 7b vil forsøge at undersøge flere unge stjerner med tilhørende skiver, og de vil også gerne vide mere om den planet, de netop har fundet.
Udfordringen er, at der ikke er så frygtelig mange nydannede stjerner med tilhørende skiver, der er så forholdsvis tæt på os, at de kan fotograferes. Desuden er Webb-teleskopet ekstremt efterspurgt, og kun en niendedel af de astronomer, der beder om observationstid, får tildelt tid.
»Vi vil meget gerne lave opfølgende observationer – både billeder og spektroskopi (interaktionen mellem lys og stof, red.) – for at studere atmosfæren. Vi har faktisk allerede ansøgt om observationstid, men desværre uden held. Det er ærgerligt, når nu det er den første planet, der er opdaget med James Webb. Men vi prøver selvfølgelig igen,« slutter Anne-Marie Lagrange.
