December 2011 vil falde i historien, da første gang menneskeheden var i stand til at opdage en jordstørrelse planet omkring en anden sollignende stjerne, sagde Francois Fressin, en astronom fra Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. Fressin og hans team brugte Kepler-planetjagt-rumfartøjet til at finde to stenede verdener - den ene bare lidt større end Jorden og den anden lidt mindre end Venus.
De to planeter, kaldet Kepler-20e og 20f, er de mindste planeter fundet til dato. De har diametre på 11.000 km (6.900 miles) og 13.190 km (8.200 miles) - svarende til 0,87 og 1,03 gange Jorden. Astronomer forventer, at disse verdener har stenede sammensætninger, så deres masser skal være mindre end 1,7 og 3 gange Jordens.
De to verdener er en del af et flerplanet-system med fem planeter omkring den samme stjerne og ligger omkring 1.000 lysår væk i stjernebilledet Lyra. ”Folk kan pege på dette område på himlen og sige, at det er her æraen med exo-jorden begyndte,” sagde Fressin og tilføjede, at de to stenede verdener er for tæt på deres stjerne - og dermed for varme - til at være beboelige.
Kepler-20e kredser hver 6,1 dag i en afstand af 4,7 millioner miles. Kepler-20f kredser hver 19,6 dage i en afstand af 10,3 millioner miles. På grund af deres stramme kredsløb opvarmes de til temperaturer på 760 Celcius (1.400 grader Fahrenheit) og 426 C (800 grader F.)
Solsystemet, hvor disse planeter findes, er ganske usædvanligt, hvor klippeformede og gasplaneter skifter i deres positioner i stedet for at blive opdelt i grupper som i vores eget solsystem.
Den første planet er en Neptunlignende verden; derefter den første stenede planet, Kepler 20e; næste er en anden Neptune verden; følgende er den næste stenede verden 20f, og derefter en anden Neptun-lignende gasplanet.
”Så, stort, lille, stort, lille, stort - hvilket er i modsætning til noget andet system indtil videre,” sagde David Charbonneau fra Harvard University. ”Vi blev overrasket over at finde dette system med flip-flopping planeter. Det er meget anderledes end vores solsystem. ”
Derudover er alle planeter meget tæt kompakte og ligger inden i Mercurius bane omkring vores sol.
Dette usædvanlige system med skiftende planeter er muligvis slet ikke usædvanligt, da vores prøve af solsystemer stadig er relativt lille.
”Dette er virkelig et problem for vores samfund at forklare,” sagde Linda Elkins-Tanton, direktør for Carnegie Institution for Science's Department of Terrestrial Magnetism i Washington, som svar på et spørgsmål fra Space Magazine om dynamikken i et sådant system. ”Vi udfordrer virkelig samfundet af grunden til, at dette skete, og det kan godt være, at vores solsystem kan være i mindretal.”
Astronomerne tror ikke planeterne for Kepler-20 dannede sig på deres nuværende placering. I stedet må de have dannet sig længere fra deres stjerne og derefter migreret indad, sandsynligvis gennem interaktioner med disken af materiale, som de alle dannede fra. Dette gjorde det muligt for verdenerne at opretholde deres regelmæssige afstand på trods af skiftende størrelser.
”Vi tror, de migrerede, fordi vi ikke kan forestille os alt dette så tæt på stjernen, hvor det er varmt, og kun dele af materialet er i solid form,” fortalte Charbonneau til Space Magazine. "Vi tror, fødestedet for en Neptune-lignende verden er længere væk fra stjernen, og så over tid flytter planeterne ind. Ville ikke blive overrasket, hvis vi ser flere systemer som denne, da vi fortsat udforsker."
På spørgsmål om hvornår Kepler-teamet måske finder en "bedste af begge verdener" -planeten - en, der er den rigtige størrelse og på det rigtige sted at være beboelig, sagde Nick Gautier, Kepler-projektforsker, at de måske finder en i det næste år eller to, men Kepler-missionen kan have brug for en udvidelse for at sikre, at man finder den hellige gral af eksoplaneter - en, der er ligesom Jorden.
Kepler identificerer “objekter af interesse” ved at kigge efter stjerner, der dæmpes lidt, hvilket kan forekomme, når en planet krydser stjernens ansigt. For at bekræfte en transiterende planet søger astronomer efter stjernen til at vingle, når den gravitationsmæssigt trækkes af dens omløbende ledsager (en metode, der kaldes radial hastighed).
Radialhastighedssignalet for planeter, der vejer en til et par jordmasser, er for lille til at detektere med den nuværende teknologi. Derfor skal andre teknikker bruges til at validere, at et objekt af interesse virkelig er en planet.
En række situationer kunne efterligne dæmpningen fra en transiterende planet. For eksempel ville et formørkende binærstjernesystem, hvis lys blandes med stjernen Kepler-20 skabe et lignende signal. For at udelukke sådanne imposter simulerede teamet millioner af mulige scenarier med Blender - brugerdefineret software udviklet af Fressin og Willie Torres fra CfA. De konkluderede, at oddsene er stærkt til fordel for, at Kepler-20e og 20f er planeter.
Fressin og Torres brugte også Blender til at bekræfte eksistensen af Kepler-22b, en planet i den beboelige zone af sin stjerne, der blev annonceret af NASA tidligere denne måned. Den verden var imidlertid meget større end Jorden.
”Disse nye planeter er væsentligt mindre end nogen planet, der hidtil findes, der kredser om en sollignende stjerne,” tilføjede Fressin.
For yderligere læsning:
Papir i Natur
