Kunstnerillustration af den stenede planet omkring M-dværgen Gliese 876. Billedkredit: NSF. Klik for at forstørre.
I landruset, der er kendt som ekstrasolær planetjagt, annonceres den mest værdifulde ejendom som "Jordlignende." Mandag den 13. juni kappede forskere for at plante deres flag på en brændende klippehul, der kredsede om en rød stjerne.
Denne nyligt opdagede planet er omkring syv gange Jordens masse, og derfor findes den mindste ekstrasolære planet, der kredser om en hovedsekvens eller ”dværgstjerne” (stjerner, ligesom vores sol, der brænder brint).
Der er endnu mindre planeter, der vides at eksistere ud over vores solsystem, men de har ulykken at omkranse pulsarer, disse hurtigt spinde skaller af døende stjerner. Sådanne planeter antages ikke at være eksternt beboelige på grund af den intense stråling, der udsendes af pulsarer.
Planeter, der er ti jordmasser eller mindre, antages at være stenede, mens mere massive planeter sandsynligvis er gasformige, da deres stærkere tyngdekraft betyder, at de opsamler og fastholder mere gas under planetdannelse. 155 ekstrasolære planeter er hidtil fundet, men de fleste af dem har masser, der er mere sammenlignelige med gasformig Jupiter end stenet jord (Jupiter er 318 gange Jordens masse).
Selvom denne nye planet annonceres som jordlignende på grund af sin relativt lave masse, ville jordboerne ikke ønsker at leje et hus der snart snart. For det første ville huset smelte. Overfladetemperaturerne beregnet for denne planet - 200 til 400 grader Celsius (400 til 750 grader Fahrenheit) skyldes planetens kysse-tæt afstand fra dens stjerne.
Planeten bor kun 0,021 AU fra stjernen Gliese 876 (1 AU er afstanden mellem Jorden og solen) og afslutter en bane på mindre end to jorddage. Den nærmeste planet til solen i vores eget solsystem - flammende varmt kviksølv - er næsten 20 gange længere væk, og kredser omkring 0,4 AU.
”Fordi planeten er i en to-dages bane, opvarmes den til ovnlignende temperaturer, så vi forventer ikke liv,” siger videnskabsteammedlem Paul Butler fra Carnegie-institutionen i Washington.
I vores solsystem er den beboelige zone - det tempererede område, hvor vand kunne eksistere som en væske på en planetens overflade - omtrent 0,95 til 1,37 AU eller mellem banerne mellem Venus og Mars. Stjernen Gliese 876 er omkring 600 gange mindre lysende end vores sol, så den foreslåede beboelige zone er meget tættere på, omtrent mellem 0,06 og 0,22 AU.
Ved 0,021 AU er den nye planet for tæt på stjernen til at være i den beboelige zone, og den udsættes også for større mængder højenergistråling som ultraviolet lys og røntgenstråler. Mens røde dværge som Gliese 876 udsender lavere niveauer af UV end stjerner som vores sol, udsender de voldelige røntgenstråler.
En anden komplikation fra en så tæt bane er, at planeten kan være tidligt låst, med den samme side af planeten altid vendt mod stjernen. Medmindre der er en betydelig atmosfære til at distribuere varme, vil den ene side af planeten blive overkokt, mens den anden forbliver kold.
Det antages, at Gliese 876 er omkring 11 milliarder år gammel, hvilket gør den mere end dobbelt så gammel som vores sol. Men på en måde er Gliese en teenager for vores sols middelaldrende voksen. G-klasse stjerner som vores sol lever omkring 10 milliarder år, mens M-klasse røde dværge antages at leve i 100 milliarder år (ældre end universets alder!).
Videnskabsteammedlem Geoff Marcy fra University of California, Berkeley, siger, at M-stjerner tager lang tid på at køle af og skrumpe ned til deres hovedsekvensstørrelse og lysstyrke. Han siger, at hvis planeten vandrede indad til sin nuværende tætte bane, foretog den sandsynligvis dette skridt i løbet af de første millioner år og derefter blev udsat for meget mere stråling end for tiden i hundreder af millioner af år.
Gliese 876 menes at være metalfattig (for en astronom er ethvert element tungere end brint og helium klassificeret som et ”metal”). Dannelsen af planeter kan være relateret til stjernens metallicitet, da både stjernen og planeterne dannes af det samme originale materiale. Så det forventes, at en stenet planet som Jorden, lavet af elementer som silicater og jern, kredser om en stjerne, der er metalrig.
På trods af at han er metalfattig, er Gliese 876 et system med flere planeter. To gasgigantplaneter er kendt for at bane rundt Gliese 876: den yderste planet er næsten det dobbelte af Jupiter-massen og kredser omkring 0,21 AU; den midterste planet er omkring halvdelen af massen af Jupiter, der kredser omkring 0,13 AU.
”Hele planetariske system er en slags miniature af vores solsystem,” siger Marcy. "Stjernen er lille, banerne er små, og tættere er den mindste af dem, ligesom arkitekturen er i vores eget solsystem, med de mindste planeter, der kredser ind mod giganterne."
Vi har meget mere albuerum i vores solsystem. Kviksølv er længere væk fra solen end afstandene fra alle disse planeter samlet. Planeterne i Gliese 876-systemet er så tæt på hinanden, at de gravitationsmæssigt interagerer med hinanden. Denne form for tyngdekraften var, hvordan forskerne var i stand til at registrere planeterne i første omgang.
I løbet af en bane vil planeter trække på deres stjerne fra forskellige sider. Forskere måler det resulterende skift i stjernelys for at bestemme eksistensen af kredsende planeter.
For at lære mere om Gliese 876s mindste planet, ville forskere bruge en anden planetjagtteknik kaldet transitfotometri. Denne metode ser på, hvordan en stjerners lys ser ud til at dyppe, når en planet passerer foran stjernen fra vores synsfelt. Formørkelsen af den kredsende planet gør det muligt for astronomer at bestemme planetens masse og radius. At fastlåse disse tal angiver planetens tæthed, som derefter antyder, hvad planeten er lavet af, og om planeten er stenet eller gasformig.
Transitfotometri kan ikke bruges til at fortælle os noget om planeter, der kredser rundt Gliese 876, fordi systemet er skråtstillet 50 grader fra vores synspunkt. Denne vinkel betyder, at planeterne ikke blokerer nogen af stjernelyset, der når Jorden.
Røde dværge er den mest almindelige type stjerne i vores galakse, der omfatter omkring 70 procent af alle stjerner. Endnu af de 150 røde dværge, de har studeret gennem årene, har Marcy og Butler kun fundet planeter, der kredser om to af dem. Fordi de fleste af de hittil fundne planeter er gasgiganter, kan dette betyde, at røde dværge er mindre tilbøjelige til at huse den slags verdener.
Marcy siger, at de vil fortsætte med at overvåge Gliese 876 for ethvert antydning af en fjerde eller femte planet. ”Dette vil bestemt være en af vores yndlingsstjerner fra nu af.”
Et løb mod målstregen
Forskningsdokumentet, der beskriver denne opdagelse, er blevet forelagt Astrophysical Journal. Forskerne siger, at de modtog en gunstig foreløbig dommerrapport, og de forventer, at deres papir vil blive accepteret og derefter offentliggjort om et par måneder. Under mandagens pressekonference blev forskerne spurgt, hvorfor de besluttede at offentliggøre deres fund nu, før papiret var blevet accepteret til offentliggørelse. Var det gjort for at slå andre planetjægere ud, som måske var varme på deres hæle?
Marcy svarede, at de ville forhindre, at nyheder om deres opdagelse lækker ud. ”Vi vidste om det for tre år siden, vi har fulgt det roligt, omhyggeligt og beskyttet hemmeligheden, mens vi dobbelt og tredobbelt kontrollerede. Derefter for en måned siden talte jeg med Michael Turner her, folk på NSF (National Science Foundation), og i fællesskab besluttede vi, at denne opdagelse var så ekstraordinær, måske hvad du vil kalde en milepæl i planetarisk videnskab, at det var svært at forestille sig at beholde låget på dette i meget længere tid. Så vi besluttede, at det snarere end at få det lækket ud til nyhedsmedierne og blive driblet rundt, med en avis, der lærte om det tidligt og så videre, at det ville være bedre at hurtigt annoncere dette. ”
Marcy lancerede derefter et forsvar for, hvorfor han mente, at deres fund var korrekt, og han blev hurtigt bakket op af sine kolleger. Nøjagtigheden af deres fund var imidlertid ikke sat spørgsmålstegn ved. Måske er deres tidlige meddelelse kombineret med behovet for hemmelighed på forhånd et bevis på den intense konkurrence, der har markeret planetjagt siden begyndelsen.
Den første ekstrasolære planetopdagelse blev annonceret 5. oktober 1995 af Michel Mayor og Didier Queloz fra Genève-observatoriet, og Marcy og Butler bekræftede observationer den følgende uge. Et nyligt eksempel på konkurrencen om at få fat i andre ekstrasolære planeter ”først” fandt sted sidste sommer, da borgmester, Nuno Santos, og kolleger den 25. august 2004 annoncerede opdagelsen af den første ekstrasolære Neptun-masse planet - på det tidspunkt den mindste ekstrasolar planeten, der er kendt for at bane rundt om en sollignende stjerne. Denne meddelelse kom mindre end en uge, før Marcy og Butler blev annonceret to andre Neptun-masse planetopdagelser.
Borgmester og hans kolleger har også undersøgt Gliese 876. På en astronomikonference i juni 1998 bebudede borgmester og Marcy hver uafhængigt påvisning af den mere massive gasgigant, der kredser om denne stjerne. Marcy og Butler var først med til at følge op på dette fund og annoncerede opdagelsen af stjernens anden gasgigantplanet i 2001.
Kepler-missionen, der skal lanceres i juni 2008, vil søge efter jordiske planeter, der kredser om fjerne stjerner. Missionen definerer en jordstørrelse planet som mellem 0,5 og 2,0 jordmasser eller mellem 0,8 og 1,3 jordens diameter. Planeter mellem 2 og 10 jordmasser, såsom planeten annonceret mandag, er defineret som store jordiske planeter.
Original kilde: NASA Astrobiology
