Tema

Jakten på jordens tvilling

Det finns troligen hundra miljarder planeter runt stjärnorna i vår galax. Men hur många liknar jorden? Om tio år kommer vi att kunna studera jordlika planeter där ute och kanske även upptäcka tecken på liv, menar exoplanetforskarna.

Bilden av de så kallade exoplaneterna börjar klarna. Carina Persson, senior forskare på Chalmers Tekniska Högskola i Göteborg har precis publicerat en studie om planeten K2-216b som ligger 378 ljusår från oss.

Det är en så kallad superjord, en stenplanet som är uppbyggd ungefär som jorden, men nästan dubbelt så stor. Det skulle knappt gå att röra sig på planeten på grund av gravitationen, och det är bara en av anledningarna att inte åka dit. K2-216b har tunn atmosfär och befinner sig så nära sin stjärna att den gör ett varv runt på drygt två dagar. Även om stjärnan lyser svagare än vår sol skulle man snabbt bli stekt eftersom temperaturen på ytan är närmare 1000 grader.

– I början var det sanslöst spännande bara att visa att det finns planeter runt andra stjärnor. Därefter har det handlat mycket om att visa att planeter är vanliga. Nu är vi inne på att karakterisera planeterna, bestämma hur stora de är, vad de består av och hur deras planetsystem ser ut. Nästa steg är att hitta jordliknande planeter i jordliknande banor runt stjärnor som liknar solen, säger Carina Persson.

Att arbeta med exoplaneter har hittills handlat om att lägga samman olika typer av ledtrådar. Carina Persson kombinerar information från teleskop både i rymden och på jorden för att skapa sig en bild av planeterna långt därute.

Den ytterst lilla dipp i en stjärnas ljusstyrka när en planet passerar mellan stjärnan och oss ger information om planetens storlek. Hur stjärnan vobblar i rymden på grund av att planetens tyngdkraft drar i den ger information om massa och avstånd från stjärnan. PÅ det sätte går det att räkna ut ungefär hur exoplaneten är uppbyggd.

Jordliknande planeter i sikte
Om vi ska få fram mer information måste vi kunna observera planeterna direkt. Med dagens teknik kan vi bara se stora gasplaneter som kretsar långt ifrån sin stjärna, men vi kommer att kunna se jordlika planeter. Markus Janson på Stockholms universitet är världsledande i arbetet med att vässa verktygen.

– Man måste stänga ute stjärnans ljus och få fram ljuset som kommer från planeterna. Då kan vi få en direkt bild av planeten och även information om vad en eventuell atmosfär består av. Just nu byggs EELT (European Extremely Large Telescope) som blir världens största jordteleskop. När det är klart 2024 finns det inget som stoppar oss från att studera jordlika planeter i närbelägna stjärnsystem. Om de finns, säger Markus Janson.

Berget Cerro Amazones i den chilenska öknen, nära ESOs Paranal Observatory, där Extremely Large Telescope (ELT)byggs. Med sin 39 meter stora spegel blir det världens största teleskop. Illustrationen visar hur teleskopet ser ut när det är färdigt år 2024. Bild: ESO/L. Calçada

Det är den stora frågan för exoplanetforskarna just nu: Om de finns. Hur vanligt är det med en planet av jordens storlek som befinner sig på ungefär samma avstånd från en solliknande stjärna och har flytande vatten på ytan? Kanske är utformningen av vårt solsystem ovanligt i till exempel den bemärkelsen att vi har den stora gasplaneten Jupiter utanför oss som suger upp rymdstenar som skulle kunna hota jorden.

Svaren kommer vi snart att få. Dels via jordteleskopet EELT, men också via det europeiska satellitprojektet PLATO. Det är ett rymdteleskop som ska scanna av stora delar av himlen på jakt efter jordlika planeter. Många svenska forskare är involverade i arbetet med PLATO som kommer att skjutas upp 2026.

Mikrosatellit tar en titt på närmaste grannstjärna
Ett annat projekt är STARE. Det utvecklas av Markus Janson och hans kollegor i Stockholm med målet att det ska väljas ut som nästa stora svenska satellitprojekt. STARE är en förhållandevis billig mikrosatellit som enbart skulle titta på en av våra närmaste grannar, Alpha Centauri för att undersöka om där finns planeter i den beboeliga zonen.

– Vi vet från statistiska studier att planeter är extremt vanliga så det är väldigt sannolikt att det finns planeter i Alpha Centuari-systemet, men vi vet inte vilka egenskaper de har. Där skulle det kunna finnas jordlika planeter och de skulle kunna vara beboeliga. Men det är ju spekulationer givetvis tills vi ser efter, säger Markus Janson.

Att få fram mer fakta om exoplaneter är ett av de mest centrala forskningsområdena just nu. Inte minst för att det väcker så många följdfrågor av existentiell natur. Observationer som tyder på livsprocesser skulle väcka många frågor. Om det finns många jordlika planeter med livsprocesser därute kan man undra varför vi ännu inte ser några spår av andra civilisationer. Om jorden är väldigt ovanlig är även det ett besked med konsekvenser.

Fermis paradox
Uppkallad efter fysikern Enrico Fermi, som ställde sig frågan: var är alla? Om det finns så många planeter i galaxen och kanske flera miljoner planeter som liknar jorden, varför ser vi inte minsta tecken på att det finns avancerade civilisationer? Paradoxen har mängder av möjliga svar. Här är några:
– Vi har inte tittat efter tillräckligt noga.
– Intelligent liv och civilisationer är mycket ovanligt, vi är först på plan.
– Avancerade civilisationer tenderar att orsaka sin egen undergång innan de sprider sig i rymden.
– Vi lever i en simulering som bara handlar om en civilisation.

– Om det är bara vi – vilket ansvar! Då måste vi verkligen ta hand om livet på jorden och oss själva. Skulle det inte bara vara vi är det också oroande. Då kan det betyda att det är svårt för livet att fortsätta från den punkt där vi är nu och sprida sig i rymden. Naturligtvis är sådana här frågeställningar en drivkraft för mig att fortsätta forska, säger Carina Persson.

Stjärnan Alfa Centauri är den mest ljusstarka i ett trippelstjärnsystem. I närheten finns även stjärnan Proxima Centauri, vår närmsta granne.

Vad gör vi då om vi upptäcker en blåskimrande planet runt en annan stjärna? Det kommer knappast att leda till några expeditioner inom överskådlig tid. Det är helt enkelt för långa avstånd i rymden. Att skicka en sond till de närmaste stjärnorna i Alpha Centauri-systemet drygt fyra ljusår bort skulle ta tusentals år med dagens raketteknologi

– Med dagens teknik är det extremt svårt naturligtvis. Å andra sidan var det väldigt svårt att för hundra år sedan förutsäga vad vi kan göra idag. Det går inte att sia om vad som kommer att hända. De genombrott som behövs för att kunna göra sådana resor kan komma eller inte komma. Det är nästan omöjligt att förutspå, säger Markus Janson.

Text: Dag Kättström på uppdrag av forskning.se

Planeterna därute
Forskarna har idag karakteriserat över 4000 planeter runt andra stjärnor. Det handlar om alltifrån gigantiska gasjättar till små stenplaneter av jordens storlek; som sakta kretsar långt bort från sin stjärna eller swischar runt i dess absoluta närhet. Man har hittills endast tittat på ett mycket begränsat område av himlen, men rent statistiskt har man kunnat visa att planeter är mycket vanliga och troligen finns de runt nästan alla stjärnor. Några av de planeter vi har har karakteriserat så här långt:

Bild: Nasa

Forskarnas verktyg
Avstånden i rymden gör kartläggningen av exoplaneter till en svår uppgift. Om vår sol var lika stor som ett mynt på gatan i Stockholm, skulle den närmaste grannstjärnan Alpha Centauri i samma skala vara ett mynt i Göteborg och eventuella planeter skulle vara sandkorn i närheten. Förutom avståndet är problemet också att planeterna drunknar i sin stjärnas starka ljus. Men forskarna har hittat sätt att komma runt begränsningarna.
Transitmetoden: När en planet passerar mellan oss och sin stjärna kan vi avläsa en liten nedgång i stjärnans ljusstyrka.
Radialmetoden: När planeter rör sig runt en stjärna uppstår en liten “vobbling” i stjärnan på grund av planetens tyngdkraft.
Direkt observation: Kräver kraftfulla teleskop och teknik för att stänga ute stjärnans ljus. Dessutom är det en fördel att komma ur jordens atmosfär som stör observationerna. Framtida förslag är armador av satelliter som samverkar och skapar ett virtuellt jätteteleskop.
Spår av liv: Direkta observationer av exoplaneter gör det möjligt att analysera ljusspektrum. På så sätt kan man avgöra om det exempelvis finns syre i en planets atmosfär. Syre tillsammans med andra gaser som metan är ett mycket starkt tecken på att det pågår livsprocesser på planeten.

Vi finns där du är @forskningsnyhet

Jakten på jordens tvilling

 lästid ~ 7 min