30. november 2020

Solsystemet følger standarden – men ligger i den sjældnere del af udvalget

Astrofysik:

Forskere ved Niels Bohr Institutet har undersøgt over 1000 planetsystemer omkring stjerner i vores galakse, Mælkevejen, og har blotlagt en række sammenhænge mellem planeternes baner, antal, hyppighed og afstand til deres stjerner. Det viser sig, at vores eget solsystem på nogen måder er meget specielt, men på andre måder ganske almindeligt.

Illustrationen viser en kunstnerisk fremstilling af, hvordan solsystemet TRAPPIST-1 kunne se ud. Dets 7 planeter er alle af jord-størrelse og jordlignende og har potentiale til at have flydende vand, afhængigt af deres sammensætning.
Illustrationen viser en kunstnerisk fremstilling af, hvordan solsystemet TRAPPIST-1 kunne se ud. Dets 7 planeter er alle af jord-størrelse og jordlignende og har potentiale til at have flydende vand, afhængigt af deres sammensætning. Illustration: NASA/JPL-Caltech

Det er sjældent at have 8 planeter, men studiet viser, at Solsystemet følger præcis de samme, meget grundlæggende regler for dannelsen af planeter omkring stjerner, som alle de andre. Spørgsmålet om hvad der gør os så specielle, at vi har liv, er stadig et godt spørgsmål. Studiet er nu publiceret i MNRAS.

Excentriske planetbaner er koden til at afgøre antallet af planeter

Det viser sig, at der er en meget klar sammenhæng mellem hvor excentriske eller ellipseformede baner planeterne i et givet solsystem bevæger sig i, og så det antal af planeter, der er i hvert enkelt system. Når planeterne bliver dannet, starter de deres liv i cirkelformede baner, i en sky af gas og støv. Men det er relativt små stykker materiale, fx op til Månens størrelse. Over en lidt længere tidsskala påvirker de hinanden med deres tiltrækning, og får mere og mere elliptiske baner. Dermed begynder de at kollidere, for elliptiske baner krydser hinanden – og derfor vokser de sig større gennem kollisionerne. Hvis der ender med at være en enkelt eller få planeter i systemet, bevares de elliptiske baner. Men hvis der er mange planeter, hiver de i hinanden og taber energi – og ender dermed i mere og mere cirkulære baner.

Forskerne har fundet en meget klar korrelation mellem antallet af planeter og hvor cirkulære banerne er. ”Der er for så vidt ikke noget overraskende i det”, forklarer professor Uffe Gråe Jørgensen. ”Men vores solsystem er unikt i den forstand, at man ikke kender andre solsystemer, der har så mange planeter som vores. Så man kunne måske forvente, at vores solsystem ikke ville passe ind i korrelationen. Men det gør det faktisk! Det ligger præcist på korrelationen”.

De eneste solsystemer, der adskiller sig fra denne ”regel” er de systemer, der kun har én planet. I nogle tilfælde skyldes det at disse enlige planeter ligger meget tæt på deres stjerne, men i andre tilfælde skyldes det at systemerne måske indeholder flere planeter end vi først troede. ”I disse tilfælde mener vi at afvigelsen fra reglen kan være med til at afsløre hidtil skjulte planeter i systemerne” forklarer Nanna Bach-Møller, som er artiklens første-forfatter. Kan vi se planetens grad af excentricitet, så ved vi, hvor mange andre planeter, der er i systemet – eller omvendt, hvis vi har antallet af planeter, kender vi nu deres baner. ”Det ville være et meget vigtigt redskab i jagten på systemer som vores solsystem, for der er mange af planeterne i Solsystemet, der ville være svære at se på store afstande, hvis ikke man ved at man skal lede efter dem”.

Jorden er blandt den heldige 1 procent

Uanset hvilken metode man anvender til at søge efter exoplaneter, når man de samme resultater. Derfor er der noget basal, universel fysik på spil. Det kan forskerne anvende til at sige: Hvor mange systemer har samme excentricitet som vores solsystem, som vi dermed kan bestemme antal planeter ud fra? – Og svaret er, at der kun er 1 % af alle solsystemer, der har samme antal planeter som vores solsystem eller flere. Hvis der er 100 milliarder stjerner i Mælkevejen, så er det imidlertid stadig en hel milliard. Og der er omtrent 10 milliarder jordlignende planeter i den beboelige zone, dvs i en afstand fra deres stjerne, som tillader eksistensen af flydende vand på planeten. Men der er en kæmpestor forskel på at være i den beboelige zone og så det, at være beboelig eller have udviklet en teknologisk civilisation, understreger Uffe Gråe Jørgensen. ”der er et eller andet der gør, at der ikke findes et hav af ufoer derude. For når  først erobringen af et solsystems planeter er begyndt, så går det ret hurtigt. Det kan vi se på vores egen civilisation. Vi har været på månen allerede og på Mars har vi adskillige robotter. Men det myldrer ikke med ufoer fra de milliarder af jordlignende exoplaneter i stjernernes beboelige zoner, så livet og i særdeleshed teknologiske civilisationer er nok alligevel en stor sjældenhed

Jorden er ikke videre speciel – det er antallet, det drejer sig om

Hvad skal der til for at der kan være liv på en planet, ud over at planeten skal være på størrelse med Jorden og ligge i den beboelige zone? Hvad er det, der er specielt her på vores planet i vores solsystem? Det er ikke Jorden, som planet betragtet, for der er masser af jordlignende planeter derude. Men måske er det antallet af planeter – og typen af dem. Der er mange store gasplaneter i vores solsystem, halvdelen faktisk. Kan det virkelig være at det er eksistensen af de store gasplaneter der er skyld i at vi lever her på Jorden? Til den diskussion hører også, om det er de store gasplaneter, Saturn og Jupiter, der har ”styret” kometer ind mod Jorden med vand, og først da Jorden var over en halv milliard år gammel, så dannelsen af liv blev en mulighed her.

Det er første gang, det er lykkedes at vise, hvor sjældent det er, at et solsystem har hele 8 planeter, men samtidig er vores solsystem ikke fuldstændig unikt. Vores solsystem følger nøjagtig de regler, der er for dannelsen af standard-solsystemer, vi ligger blot i den usædvanlige ende af skalaen. Tilbage står altså stadig spørgsmålet om, hvorfor vi er her til at stille spørgsmål og undres.

Link til den videnskabelige artikel
https://academic.oup.com/mnras/article/500/1/1313/5944142?searchresult=1