Planeter i beboelig zone omkring de fleste stjerner, beregner forskere

Planeter udenfor vores solsystem kaldes exo-planeter. Observationer af exo-planeter med Kepler satellitten sker ved at måle en stjernes lyskurve. Når en planet bevæger sig ind foran stjernen sker der et lille fald i lysstyrken. Hvis det lille dyk i lysstyrken sker regelmæssigt, kan der være tale om en planet, der kredser om stjernen og formørker dens lys.

Med NASA Kepler satellitten har astronomerne fundet ca. 1.000 planeter omkring stjerner i Mælkevejen, og der er yderligere fundet ca. 3.000 andre mulige planeter. Mange af stjernerne har planetsystemer med 2-6 planeter, men stjernerne kan godt have flere planeter end dem, man er i stand til at observere med Kepler satellitten, som er bedst egnet til at finde store planeter, der cirkulerer relativt tæt omkring stjernerne.

Planeter, som cirkulerer tæt omkring stjernerne, vil være alt for glohede til at kunne have liv, så for at finde ud af, om sådanne planetsystemer måske også skulle have planeter i den beboelige zone med mulighed for flydende vand og liv, har en gruppe forskere fra Australian National University og Niels Bohr Institutet ved Københavns Universitet lavet beregninger ud fra ny udgave af en 250 år gammel metode, kaldet Titius-Bodes lov.

Beregner planetpositioner

Lyskurverne af fem planeter, der kredser omkring stjernen Kepler-62. Dykket i lyskurven forekommer, når planeten bevæger sig ind foran stjernen og dermed formørker lyset af stjernen. Dykket i lyskurven er proportionalt med planeternes størrelser. De nederste to lyskurver er planeter i den beboelige zone.

Titius-Bodes lov blev formuleret omkring 1770, og var korrekt i beregning af Uranus’s position, endnu før den var opdaget. Loven siger, at der er et bestemt forhold mellem omløbstiden af planeter i et solsystem. Så forholdet mellem omløbstiden for den første og den anden planet er det samme som forholdet mellem den anden og den tredje planet osv. Hvis man derfor ved, hvor lang tid det tager for nogle af planeterne at cirkulere omkring Solen/stjernen kan man beregne, hvor lang tid, det tager for de andre planeter at cirkulere rundt og dermed kan man beregne deres position i planetsystemet. Man kan også beregne, om der ’mangler’ en planet i forløbet.

”Vi besluttede os for at benytte denne metode til at beregne muligheden for planetpositioner i 151 planetsystemer, hvor man med Kepler satellitten havde fundet mellem 3 og 6 planeter. I 124 af planetsystemerne passede Titius-Bodes lov med planeternes positioner ligeså godt eller bedre end vores eget solsystem. Ved hjælp af T-B’s lov prøvede vi så at forudsige, hvor der kunne være flere planeter længere ude i planetsystemerne. Men vi lavede kun beregninger for planeter, hvor der er god mulighed for, at man kan se dem med Kepler satellitten”, fortæller Steffen Kjær Jacobsen, ph.d.-studerende i forskningsgruppen, Astrofysik og Planetforskning på Niels Bohr Instituttet ved Københavns Universitet.

I 27 af de 151 planetsystemer passede T-B-loven ikke umiddelbart på de planeter, man havde observeret. I disse planetsystemer prøvede de nu at sætte planeter ind i ’skabelonen’ for, hvor der skulle kunne befinde sig planeter. Så de tilføjede de planeter, der tilsyneladende manglede inde imellem de allerede kendte planeter, og desuden tilføjede de én ekstra planet i systemet efter den yderste kendte planet. På dén måde forudsagde man i alt 228 planeter i alt i de 151 planetsystemer.

Illustrationen viser den beboelige zone for forskellige typer stjerner. Afstanden til den beboelige zone er afhængig af, hvor stor og lysstærk stjernen er. Det grønne område er den beboelige zone (habitable zone eller HZ på engelsk), hvor flydende vand kan eksistere på en planets overflade. Det røde område er for varmt til flydende vand på planetoverfladen, og det blå område er for koldt til flydende vand på planetoverfladen. (Credit: NASA, Kepler)

”Vi lavede derefter en prioriteret liste med 77 planeter i 40 planetsystemer, som vi fokuserer på, fordi de har en stor sandsynlighed for at lave et transit, så man kan se dem med Kepler. Dem har vi opfordret andre forskere til at lede efter. Hvis de bliver fundet, er det et tegn på, at teorien holder”, fortæller Steffen Kjær Jacobsen.

Planeter i beboelig zone

Planeter, som cirkulerer tæt omkring en stjerne, er for glohede til at kunne have flydende vand og liv, og planeter, der ligger langt fra stjernen vil være for dybfrosne, men den mellemliggende beboelige zone, hvor der er mulighed for flydende vand og liv er ikke en fast afstand. Den beboelige zone for et planetsystem vil være forskellig fra stjerne til stjerne alt efter, hvor stor og lysstærk, stjernen er.

Forskerne vurderede antallet af planeter i den beboelige zone ud fra de ekstra planeter, der ifølge Titius-Bodes lov var indsat i de 151 planetsystemer. Resultatet var 1-3 planeter i den beboelige zone for hvert planetsystem.

Exoplanetsystemer, hvor de planeter, man kendte før er markeret med blå prikker, mens de røde markeringer viser de planeter, som forudses af Titius-Bodes lovmæssighed om planetsystemers opbygning. 124 planetsystemer i undersøgelsen - baseret på data fra Kepler satellitten, passer med denne formel.

Ud af de 151 planetsystemer lavede de nu et ekstra tjek på 31 planetsystemer, hvor man allerede havde fundet planeter i den beboelige zone, eller hvor det kun krævede én ekstra planet at opfylde betingelserne.

”I disse 31 planetsystemer, der allerede var tættest på den beboelige zone, sagde vores beregninger, at der i gennemsnit var to planeter i den beboelige zone. Ifølge de statistikker og indikationer, vi har, vil en god andel af planeter i den beboelige zone være faste planeter, hvor der vil kunne være flydende vand og hvor liv vil kunne eksistere”, fortæller Steffen Kjær Jacobsen.

Tager man nu beregningerne videre ud i rummet vil det betyde, at alene i vores galakse, Mælkevejen vil der være milliarder af stjerner med planeter i den beboelige zone, hvor der kan være flydende vand og hvor liv vil kunne eksistere.

Han fortæller, at det, de nu vil gøre, er at opfordre andre forskere til at kigge på Keplers data igen for de 40 planetsystemer, som de har forudset burde ligge godt for at kunne blive set med Kepler Satellitten.

• Artikel i Monthly Notices of the Royal Astronomical Society >> 

Steffen Kjær Jacobsen, ph.d.-stud. Astrofysik og Planetforskning, Niels Bohr Institutet, Københavns Universitet, +45 3020-4747, Steffen.Jacobsen@nbi.ku.dk

Emner