For to tiår siden fant astronomer den første planeten som kretser rundt en stjerne som solen vår, en gigantisk verden som ligger omtrent 50 lysår unna. Denne oppdagelsen åpnet en flomgate, og i dag har forskere pekt på mer enn 1800 ekstrasolare planeter - eller eksoplaneter - i en rekke former, størrelser og komposisjoner. De store spørsmålene nå er hvor vanlige planeter som vår kan være i galaksen vår, og hvor mange verdener som Jorden har de rette tingene for å være vertskap for livet.
Relatert innhold
- I en sjelden sammenkobling har en Venus-lignende planet blitt funnet rundt en "mislykket stjerne"
- Her er hvordan astronomer faktisk finner planeter i andre solsystemer
- Det er sannsynligvis langt flere jordlignende eksoplaneter enn vi forestilte oss
Å finne ut de beste stedene å se på innebærer ofte å søke etter eksoplaneter som ser ut til å ha den samme steinete sammensetningen som Jorden og som går i bane like langt unna stjernene sine til å ha flytende vann på overflatene. Nå har to lag ved Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) foredlet jakten ved å beregne størrelser og masser av verdener som mest sannsynlig er vennlige mot livet.
Styrker det teoretiske arbeidet, kunngjorde astronomer også denne uken at 12 verdener som ble oppdaget av NASAs Kepler-romteleskop, sannsynligvis er små planeter som tilsvarer Jorden som går i bane i den beboelige sonen, regionen rundt en stjerne som er akkurat riktig for vann og kanskje liv. Arbeidet dobler antallet kjente verdensstore verdener som kan være beboelige.
"Vi har ikke en eksakt jordtvilling ennå, men vi begynner å fylle ut befolkningen av planeter som er i nabolaget, " sier Kepler-forsker Douglas Caldwell ved SETI Institute. Caldwell presenterte teamets analyse av de 12 planetene i dag på det 225. møtet i American Astronomical Society i Seattle.
Teknisk sett er bare 11 av dusin verdener verifisert til samme nivå av tillit som andre bekreftede Kepler-planeter. Den 12. verden regnes fortsatt som en kandidatplanet, selv om Caldwell sier at lagets tillit til at den er ekte, fortsatt er veldig høy. Av de 11 bekreftede planetene er de to minste spesielt interessante i jakten på jordas tvilling. Kepler-438b er bare 1, 12 ganger jordens størrelse, mens Kepler-442b er 1, 33 ganger jordens størrelse.
Det betyr at begge planetene sannsynligvis er steinete verdener med samme kjemiske sammensetning som jorden, ifølge en egen studie ledet av CfAs Courtney Dressing. I solsystemet vårt er planeter enten små og steinete, som Jorden og Mars, eller store og gassrike, som Jupiter og Neptun. Mye til astronomenes overraskelse er nok av eksoplanetene som hittil er rare gjenstander som faller mellom størrelsene på Jorden og Neptun. Vi kan ennå ikke se disse eksoplanetene direkte - astronomer fant dem ved å lete etter den lette dukkert i stjernelys når de kretsende planetene passerer foran, eller transitt, vertsstjernene deres. Uten et mer detaljert syn, har forskere ikke vært sikre på hvilke "super Earths" som virkelig er steinete og som er mer som isete mini-Neptun.
"En del av problemet med å finne ut om superjordene er steinete eller gassformige er at vi ikke har noen eksempler i eget solsystem, " sier Caldwell. For å drille ut et svar, må astronomer få både størrelsen og massen til en planet og beregne dens tetthet, noe som gir en ide om dens sammensetning. Så Dressing og teamet hennes vendte seg mot et teleskop på Kanariøyene som er utstyrt med et instrument for å måle planetmasser med høy nøyaktighet. De brukte den til å studere flere kjente planeter og kartlegge forholdet mellom størrelse og masse.
De fant ut at mindre verdener mindre enn 1, 6 ganger Jordens størrelse har en tendens til å ha de rette massene for at planeten skal være steinete. Dessuten hadde de fleste av de små eksoplanettene den rette tettheten til å ha omtrent de samme ingrediensene som Jorden: en blanding av silisium, jern, oksygen, magnesium og spormengder av andre metaller. Større verdener er vanligvis mye mindre tette, noe som betyr at de hovedsakelig må være hydrogen eller andre gasser.
"Solsystemet vårt er ikke så unikt som vi kanskje trodde, " sier Dressing i en uttalelse. "Det ser ut som steinete eksoplaneter bruker de samme grunnleggende ingrediensene."
En annen hovedfaktor er at livet slik vi kjenner det ser ut til å være avhengig av store væsker. På jorden dekker vann omtrent 70 prosent av planetens overflate. Men nyere arbeid viser at den også beveger seg gjennom det indre av planeten, ettersom den blir drevet under jorden av platetektonikk, fanget i mineraler og spydd ut igjen av vulkaner. Forskere mener nå at denne vannholdige resirkuleringsprosessen er avgjørende for å holde hav stabile på planetariske overflater.
Laura Schaefer og Dimitar Sasselov ved CfA brukte datamodeller for å se hvor godt eksoplaneter opp til 1, 5 ganger størrelsen på jorden kan etablere og vedlikeholde platetektonikk. De varierte massene i deres mulige verdener og gikk opptil fem ganger så store som Jorden. Resultatene antyder at superjordene mellom to og fire ganger jordas masse ville være best til å bygge stabile hav. Havene på disse verdenene ville vare i minst 10 milliarder år, sier de.
Men modellen deres viste også at mer massive verdener har tykkere skorpe, noe som forsinker starten av vulkansk aktivitet, og dermed havdannelse, ved overflaten. De beregner at det tar omtrent en milliard år etter at en så massiv planet dannes for et hav å utvikle seg. Forutsatt at evolusjonen følger en lignende hastighet som den har på jorden, kan det beste alternativet for å finne en planet med liv være en superjord som er minst 5, 5 milliarder år gammel, sier teamet.
De nye jordstørrede planetene funnet av Kepler omløper stjerner som er relativt unge. Og foreløpig er forskere ikke sikre på massene til disse planetene. Men bare å ha flere planeter i katalogen som i det minste er søskenbarn til Jorden, hjelper astronomer med å svare på spørsmålet om hvor vanlige potensielt beboelige verdener er i galaksen vår.
"Alle vil være de første som finner og kunngjør jordens tvilling, men vitenskapelig vil det ikke være det viktigste som kommer ut av Kepler, " sier Caldwell. "Med super-Earths, ser vi en klasse av planeten som vi ikke visste om før, så å se hvordan de dannet seg og hvor forskjellige de er fra Jorden, kan forbedre modellene våre for hvordan alle planeter dannes. Hvordan kom vann på Jorden, og når i formasjonsprosessen kom den hit? Ved å finne lignende planeter i systemer i andre aldre, håper vi å få en bedre idé om det spørsmålet. "
Redaktørens merknad: Denne historien er oppdatert for å korrigere datoen for den første eksoplaneten som ble funnet rundt en sollignende stjerne; denne oppdagelsen ble gjort for to tiår siden, i 1995.
