For to årtier siden fandt astronomer den første planet, der kredser om en stjerne som vores sol, en gigantisk verden, der ligger omkring 50 lysår væk. Denne opdagelse åbnede en oversvømmelsesgate, og i dag har forskere fundet mere end 1800 ekstrasolære planeter - eller eksoplaneter - i en række forskellige former, størrelser og kompositioner. De store spørgsmål nu er, hvordan almindelige planeter som vores kan være i vores galakse, og hvor mange verdener som Jorden har de rigtige ting til at være vært for.
Relateret indhold
- I en sjælden parring er en Venus-lignende planet blevet fundet omkring en "mislykket stjerne"
- Her er, hvordan astronomer faktisk finder planeter i andre solsystemer
- Der er sandsynligvis langt mere jordlignende eksoplaneter end vi forestillede os
At finde ud af de bedste steder at se på involverer ofte søgning efter eksoplaneter, der ser ud til at have den samme klippesammensætning som Jorden, og som kredser lige langt væk fra deres stjerner til at have flydende vand på deres overflader. Nu har to hold i Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) forfinet jagen ved at beregne størrelser og masser af verdener, der mest sandsynligt er livsvenlige.
Forstyrrende for det teoretiske arbejde annoncerede astronomer også denne uge, at 12 verdener opdaget af NASAs Kepler-rumteleskop sandsynligvis er små planeter, der ligner Jorden, der kredser i den beboelige zone, området omkring en stjerne, der er lige rigtigt for vand og måske liv. Arbejdet fordobler antallet af kendte jordstørrede verdener, der kan være beboelig.
"Vi har endnu ikke en nøjagtig jordtvilling, men vi begynder at udfylde bestanden af planeter, der er i nabolaget, " siger Kepler-forsker Douglas Caldwell ved SETI Institute. Caldwell præsenterede holdets analyse af de 12 planeter i dag på det 225. møde i American Astronomical Society i Seattle.
Teknisk set er kun 11 af de dusin verdener verificeret til det samme niveau af tillid som andre bekræftede Kepler-planeter. Den 12. verden betragtes stadig som en kandidatplanet, selvom Caldwell siger, at holdets tillid til, at den er reel, stadig er meget høj. Af de 11 bekræftede planeter er de to mindste især interessante i jakten på Jordens tvilling. Kepler-438b er kun 1, 12 gange Jordens størrelse, mens Kepler-442b er 1, 33 gange Jordens størrelse.
Det betyder, at begge planeter med stor sandsynlighed er stenede verdener med den samme kemiske sammensætning som Jorden, ifølge en separat undersøgelse ledet af CfA's Courtney Dressing. I vores solsystem er planeter enten små og stenede, som Jorden og Mars, eller store og gasser, som Jupiter og Neptune. Til astronomernes overraskelse er masser af hidtil fundne exoplaneter mærkelige genstande, der falder mellem størrelserne på Jorden og Neptun. Vi kan endnu ikke se disse eksoplaneter direkte - astronomer fandt dem ved at lede efter den lette dukkert i stjernelys, når de kredsende planeter passerer foran eller transit deres værtsstjerner. Uden en mere detaljeret opfattelse har videnskabsmænd ikke været sikre på, hvilke "super Earths" der virkelig er stenede, og hvilke der ligner iskolde mini-Neptunes.
"En del af problemet med at finde ud af, om superjordene er stenede eller gasformige, er, at vi ikke har nogen eksempler i eget solsystem, " siger Caldwell. For at drille et svar skal astronomer få både størrelsen og massen af en planet og beregne dens densitet, hvilket giver en idé om dens sammensætning. Så dressing og hendes team vendte sig mod et teleskop på De Kanariske Øer, der er udstyret med et instrument til at måle planetmasser med høj nøjagtighed. De brugte det til at studere flere kendte planeter og kortlægge forholdet mellem størrelse og masse.
De fandt, at mindre verdener mindre end 1, 6 gange Jordens størrelse har en tendens til at have de rigtige masser til, at planeten er stenet. Hvad mere er, de fleste af de små eksoplaneter, de undersøgte, havde den rigtige tæthed til at have omtrent de samme ingredienser som Jorden: en blanding af silicium, jern, ilt, magnesium og spormængder af andre metaller. Større verdener er normalt langt mindre tæt, hvilket betyder, at de hovedsageligt skal være brint eller andre gasser.
"Vores solsystem er ikke så unikt, som vi måske havde troet, " siger Dressing i en erklæring. "Det ser ud til, at stenede eksoplaneter bruger de samme basale ingredienser."
En anden vigtig faktor er, at livet, som vi kender, ser ud til at afhænge af store flydende vandmasser. På Jorden dækker vand cirka 70 procent af planetens overflade. Men nyere arbejde viser, at det også bevæger sig gennem det indre af planeten, da det drives under jorden af pladetektonik, fanget i mineraler og spydes tilbage ud af vulkaner. Forskere mener nu, at denne vandige genvindingsproces er afgørende for at holde oceanerne stabile på planetoverflader.
Laura Schaefer og Dimitar Sasselov ved CfA brugte computermodeller til at se, hvor godt eksoplaneter op til 1, 5 gange Jordens størrelse kan etablere og vedligeholde pladetektonik. De varierede masserne i deres mulige verdener og gik op til fem gange så massive som Jorden. Resultaterne antyder, at superjordene mellem to og fire gange Jordens masse ville være bedst til at bygge stabile oceaner. Havene på disse verdener ville vare i mindst 10 milliarder år, siger de.
Men deres model viste også, at mere massive verdener har tykkere skorpe, hvilket forsinker starten af vulkansk aktivitet, og dermed havdannelse, ved overfladen. De beregner, at det tager omkring en milliard år, efter at en så massiv planet dannes for et hav at udvikle sig. Hvis vi antager, at evolutionen følger en lignende hastighed, som den har på Jorden, kan vores bedste bud for at finde en planet med liv være en superjord, der er mindst 5, 5 milliarder år gammel, siger teamet.
De nye jordstørrede planeter fundet af Kepler kredsløb stjerner der er relativt unge. Og i øjeblikket er videnskabsmænd ikke sikre på masserne på disse planeter. Men blot at have flere planeter i kataloget, der i det mindste er fætre til Jorden, hjælper astronomer med at besvare spørgsmålet om, hvor almindelige potentielt beboelige verdener er i vores galakse.
"Alle vil være de første til at finde og annoncere Jordens tvilling, men videnskabeligt er det ikke det vigtigste, der kommer ud af Kepler, " siger Caldwell. "Med super-Earths ser vi en klasse af planeten, som vi ikke vidste om før, så at se, hvordan de dannede sig, og hvor forskellige de er fra Jorden, kan forbedre vores modeller for, hvordan alle planeter dannes. Hvordan kom vandet videre Jorden, og hvornår i dannelsesprocessen kom den hit? Ved at finde lignende planeter i systemer i andre aldre, håber vi på at få en bedre idé om det spørgsmål. "
Redaktørens note: Denne historie er blevet opdateret for at korrigere datoen for den første exoplanet, der findes omkring en sollignende stjerne; denne opdagelse blev foretaget for to årtier siden, i 1995.
