Jordlignende planeter: en guide til eksoplaneter

Det er en stjerneklar natt. Du ser opp på stjernehimmelen og lurer på om det finnes andre verdener der ute. For bare noen tiår siden var svaret ukjent. I 1995 ble den første eksoplaneten rundt en sollignende stjerne oppdaget i bane rundt 51 Pegasi, ifølge Store norske leksikon. Siden den gang har antallet kjente planeter økt sterkt, og per mars 2022 var det totale antallet bekreftede eksoplaneter kommet opp i 5000, ifølge Store norske leksikon.

Noen av disse planetene ligner på Jorden. De befinner seg i den beboelige sonen, der temperaturen kan tillate flytende vann. Blant kandidatene er Kepler-452b, som ble oppdaget 23. juli 2015 og er den første planeten med jordlignende størrelse funnet i den beboelige sonen til en sollignende stjerne, ifølge Wikipedia. Også Proxima Centauri b befinner seg i den beboelige sonen rundt den nærmeste stjernen, ifølge Store norske leksikon.

Teleskoper som Kepler, TESS og James Webb har gjort det mulig å studere disse planetene på nye måter. Kepler-romobservatoriet observerte 530 506 stjerner og oppdaget 2662 eksoplaneter i løpet av sin driftsperiode, ifølge Store norske leksikon. TESS ble skutt opp i 2018 og leter etter nye kandidater ved hjelp av transittmetoden, ifølge Store norske leksikon. Med hver ny oppdagelse blir kunnskapen om verdensrommet større, og mulighetene for liv langt borte fra Jorden er et spennende forskningstema.

Hva er en exoplanet, egentlig?

En exoplanet – også kalt ekstrasolar planet – er enkelt sagt en planet som går i bane rundt en annen stjerne enn solen. Det høres kanskje enkelt ut, men for astronomer var det en gigantisk oppdagelse da den første ble bekreftet i 1995 rundt stjernen 51 Pegasi, ifølge Store norske leksikon. Frem til da hadde mennesker kun kjent til planetene i det egne solsystemet.

Nå vet man at planeter er vanlige i verdensrommet. Ifølge Store norske leksikon kan det se ut som om hver stjerne i Melkeveisystemet i gjennomsnitt har minst 1,6 planeter, og at 5,4 prosent av stjernene har planetkandidater på størrelse med Jorden. Exoplaneter kommer i mange varianter. Noen er små og steinete som Jorden, mens andre er kjempestore gasskjemper. Terrestriske planeter har fast overflate og en sentral metallisk kjerne, i motsetning til gasskjempene som ikke har faste overflater, ifølge Wikipedia.

Denne mangfoldigheten var en stor overraskelse for astronomer som trodde at solsystemet var typisk. I dag vet man at det finnes planeter i nesten alle tenkelige konfigurasjoner – noen i korte baner nær stjernen, andre lenger ute. Noen går i bane rundt dobbeltstjerner, mens andre kretser rundt kalde røde dverger. Hver oppdagelse gir ny innsikt i hvordan planeter dannes og utvikler seg.

Hvordan blir nye verdener oppdaget?

Teleskoper er ikke gode nok til å se exoplaneter direkte, fordi de drukner i lyset fra stjernen de hører til, ifølge Store norske leksikon. I stedet bruker astronomer indirekte metoder, og den mest brukte er transittmetoden. Når en planet passerer foran sin stjerne, blokkerer den en liten del av lyset. TESS ble skutt opp 18. april 2018 og bruker denne metoden for å finne eksoplaneter, ifølge Store norske leksikon. Satellitten går i en elliptisk bane rundt Jorden med omløpstid på 13,7 døgn, og hver sektor observeres kontinuerlig i 27 døgn, ifølge Store norske leksikon.

Kepler-romteleskopet ble skutt opp 7. mars 2009 og slått av 30. oktober 2018, og i løpet av driftsperioden observerte det 530 506 stjerner og oppdaget 2662 eksoplaneter, ifølge Store norske leksikon. For en planet på størrelse med Jorden i bane rundt en sollignende stjerne er reduksjonen i lysstyrke bare 84 deler per million, ifølge Store norske leksikon. Dette tilsvarer reduksjonen en loppe ville gi hvis den beveget seg foran en billykt flere kilometer unna.

En annen metode bygger på at en planet trekker i stjernen med gravitasjonen sin, slik at stjernen og planeten beveger seg rundt et felles massesenter. Den første eksoplaneten rundt 51 Pegasi ble oppdaget på denne måten i 1995, ifølge Store norske leksikon. Bevegelsen ble avslørt ved periodiske forskyvninger i spektrallinjene på grunn av dopplereffekten. I dag kombinerer forskerne ofte flere metoder for å få så full informasjon som mulig om nye planeter.

Hvor mange planeter vet man om?

Antallet kjente eksoplaneter har økt sterkt siden 1995. Per mars 2022 var det totale antallet bekreftede eksoplaneter kommet opp i 5000, ifølge Store norske leksikon. Hvert år kommer det nye funn, og romobservatorier utenfor jordatmosfæren gjør det mulig å oppdage stadig mindre planeter.

Kepler-452b: en jordlignende kandidat

Kepler-452b ble identifisert av Keplerteleskopet, og oppdagelsen ble offentliggjort av NASA 23. juli 2015, ifølge Wikipedia. Dette var den første planeten med jordlignende størrelse funnet i den beboelige sonen til en stjerne som ligner på solen. Per dato var dette den planeten som lignet nest mest på Jorden av de kjente, etter Kepler-438b, ifølge Wikipedia.

Planeten befinner seg ca. 1400 lysår fra solsystemet, og med romsonden New Horizons' hastighet (14,5 kilometer i sekundet i forhold til solen) vil det ta 25,8 millioner år å nå frem dit, ifølge Wikipedia. Fordi planeten ligger i den beboelige sonen, er den interessant for forskere som leter etter livsbetingelser. Slike avstander viser at direkte besøk er urealistisk med kjent teknologi, men studiene gir verdifull kunnskap om hvor vanlige jordlignende planeter kan være.

Forskere er delt i synet på hvor vanlig liv er i verdensrommet. Selv om mange planeter ligger i den beboelige sonen, er det fortsatt uvisst hvor vanskelig det er for liv å oppstå, selv under gunstige forhold. Noen peker på at det store antallet planeter gjør det sannsynlig, mens andre understreker at Jorden fremdeles er det eneste stedet man kjenner til liv.

Teknologien som åpner nye verdener

I de tidlige dagene av exoplanetforskningen brukte astronomer store teleskoper på bakken, men jordatmosfæren er for urolig til å gjøre presise nok målinger for å finne jordlignende planeter, ifølge Store norske leksikon. Romobservatorier unngår dette problemet. Kepler-romteleskopet var designet spesifikt for å finne eksoplaneter ved hjelp av transittmetoden.

I dag er James Webb-romteleskopet, som ble skutt opp 25. desember 2021, plassert 1,5 millioner kilometer fra Jorden i bane rundt Lagrange-punkt L2, ifølge Lille norske leksikon. Hovedspeilet er 6,5 meter bredt, noe som gjør det til det største speilet sendt ut i verdensrommet, ifølge Lille norske leksikon. Finjusteringen av speilet ble avsluttet 28. april 2022, ifølge Store norske leksikon.

Teleskopet observerer infrarød stråling som lettere trenger gjennom støv og gass i verdensrommet enn synlig lys, ifølge Store norske leksikon. Det betyr at det kan se lenger ut i rommet og registrere strukturer som er vanskelige å observere i synlig lys. Denne teknologien gir håp om å forstå dannelsen av stjerner og planeter bedre enn før.

Hva gjør en planet beboelig?

Det finnes flere faktorer som astronomer vurderer når de bedømmer hvor egnet for liv en planet er. Disse kriteriene hjelper forskerne å prioritere hvilke planeter som er mest interessante å studere videre.

• Flytende vann: En planet må gjerne ligge på riktig avstand fra stjernen for at vann skal kunne være flytende. For nær stjernen, og vann koker bort. For langt borte, og det fryser. Dette området kalles den beboelige sonen, og ifølge Store norske leksikon betyr gunstige livsbetingelser at vann kan eksistere i flytende form på overflaten.
• Fast overflate: Terrestriske planeter har fast overflate og en sentral metallisk kjerne, mens gasskjempene ikke har faste overflater, ifølge Wikipedia. En fast overflate er nødvendig for at komplekse organismer skal ha et sted å leve.
• Størrelse og tyngdekraft: En planet som er for liten, mister atmosfæren over tid fordi tyngdekraften ikke holder den igjen. En som er for stor, kan få en atmosfære som blir for tykk. Planeter på størrelse med Jorden regnes ofte som ideelle kandidater.
• Stabil bane: Planetens bane rundt stjernen bør være relativt stabil, ikke veldig elliptisk, som ville gi ekstreme temperaturendringer. En stabil bane gjør det lettere for liv å tilpasse seg over tid.
• Stabil stjerne: Stjernen bør være stabil og ikke for uforutsigbar. Unge stjerner sender ut kraftige utbrudd som kan ødelegge atmosfæren. Gamle, stabile stjerner som solen er bedre egnet for liv.

Den beboelige sonen: Det gylne området

I astronomen verden kalles området rundt en stjerne hvor vann kan være flytende for den beboelige sonen. Konseptet bygger på enkel fysikk. Hvis en planet er for nær sin stjerne, blir den kokende varm, og vann fordamper. Hvis planeten er for langt borte, blir den frysende kald, og alt vann fryser til is. Noe sted i mellom ligger det perfekte stedet hvor temperaturen er riktig for flytende vann.

For andre stjerner varierer denne sonen basert på stjernens temperatur og lysstyrke. En kald, svak rød dverg har en beboelig sone mye nærmere stjernen enn en sollignende stjerne har. Proxima Centauri b befinner seg i denne sonen, og det er derfor en teoretisk mulighet for at det finnes liv der, ifølge Store norske leksikon.

Når astronomer oppdager en ny exoplanet, er den første tingen de sjekker om den ligger i stjernens beboelige sone. Hvis den gjør det, betyr det at planeten kunne ha betingelsene for liv. Det er ingen garanti for at det faktisk finnes liv der, men det åpner muligheten. Blant tusenvis av kjente eksoplaneter er det bare en brøkdel som ligger i denne sonen, og de er de mest interessante å studere videre.

Variasjon blant eksoplaneter

Exoplaneter varierer enormt i størrelse og karakter. Ifølge Wikipedia har de fleste planetene man hittil har funnet utenfor solsystemet vært gasskjemper, rett og slett fordi de er større og derfor enklere å oppdage. Man kjenner imidlertid til en hel rekke mindre, steinete planeter. Terrestriske planeter har silikatbergarter og en metallisk kjerne, noe som skiller dem tydelig fra gasskjempene. Etter hvert som teleskopene blir bedre, forventer man å finne flere små planeter som ligner på Jorden.

Norges bidrag til romforskningen

Norge er ikke det første landet folk tenker på når de hører ordet romforskning, men landet deltar aktivt i internasjonalt samarbeid. Norske forskere følger utviklingen innen astronomi og bidrar med ekspertise til analyse av data fra romteleskoper.

Gjennom medlemskap i ESA, Den europeiske romorganisasjonen, bidrar Norge med finansiering og kompetanse til store prosjekter. Norske teknologibedrifter leverer også komponenter til romteleskoper og instrumenter. Selv om Norge ikke har sitt eget romprogram på linje med de største nasjonene, er landet en viktig del av det internasjonale nettverket av vitenskapsmenn og ingeniører som jobber for å forstå verdensrommet.

Utviklingen går raskt innen både deteksjonsteknologi og analyse. Selv om besøk til andre planeter er urealistisk med dagens teknologi, gir nye teleskoper stadig bedre kunnskap om verdensrommet. Å finne tegn på liv, selv i mikroskopisk form, ville være en av de største oppdagelsene i forskningshistorien.

Hva skjer videre i jakten på andre verdener?

Framtiden for exoplanetforskning er spennende. James Webb-romteleskopet observerer infrarødt lys og kan se lenger ut i verdensrommet enn tidligere teleskoper, ifølge Store norske leksikon. Dette gir mulighet til å studere både stjernedannelse og planetdannelse i områder som er skjult for synlig lys.

Men selv med avansert teknologi er jakten etter liv utfordrende. Hvis liv finnes på en annen planet, kunne det teoretisk sett se helt annerledes ut enn det man kjenner fra Jorden. Det kunne være basert på andre kjemiske prosesser, eller det kunne være så enkelt og mikroskopisk at det er vanskelig å oppdage. Det at man nå har verktøyene til å lete, og vet mer om hvor man skal lete, er likevel en stor framgang. Verdensrommet er enormt, og forskningen er endelig i gang med å utforske det på en systematisk måte.

Slik starter du din utforsking av universet

Hvis artikkelen har vekket interesse for exoplaneter og romforskning, finnes det mange måter å dykke dypere på. For familier med barn er det lurt å besøke vitensentre og museer som har utstillinger om romfart og planetfunn. Mange steder har planetarium eller interaktive utstillinger hvor barn og unge kan lære om astronomi på en spennende måte.

Du kan også besøke nettsidene til NASA eller ESA, som begge publiserer bilder og oppdateringer om nye funn. Der finnes pedagogiske ressurser for lærere og foreldre som vil lære barn om astronomi. Hvis du har teknisk interesse, finnes det gratis planetarium-programmer for datamaskin hvor du kan se stjernehimmelen fra enhver plass på Jorden, på enhver dato.

Det finnes også smartphone-apper som viser stjernekartet når du holder telefonen mot himmelen. I tillegg finnes det astronomigrupper over hele Norge hvor entusiaster av alle aldre samler seg for å observere himmelen med teleskoper. Mange av disse gruppene er åpne for nybegynnere, og det er ingen grunn til å være nervøs – alle astronomer var engang nybegynnere som så opp på stjernene med samme undring.