Eksoplaneter: planeter rundt andre stjerner og jakten på en ny jord

Inntil 1990-tallet visste vi bare om planetene i vårt eget solsystem. Mange antok at andre stjerner hadde planeter, men ingen hadde klart å bevise det. I dag er bildet helt endret. Astronomer har bekreftet over 6 000 planeter rundt andre stjerner, og vi vet at planeter er vanlige i galaksen vår. De kalles eksoplaneter, altså planeter utenfor solsystemet.

Den første oppdagelsen

I 1992 oppdaget astronomene Aleksander Wolszczan og Dale Frail de første bekreftede eksoplanetene, i bane rundt en pulsar, en nøytronstjerne som er restene av en eksplodert stjerne. Det var et overraskende funn, men det var ikke de planetene man forventet å finne.

Det virkelige gjennombruddet kom i 1995, da Michel Mayor og Didier Queloz oppdaget en planet rundt en solliknende stjerne, 51 Pegasi. Planeten, 51 Pegasi b, var en gassgigant på størrelse med Jupiter, men den gikk i bane så tett på stjernen at et år varte bare rundt fire dager. For dette fikk de Nobelprisen i fysikk i 2019. Slike planeter kalles «varme jupitere», og de var uventede, fordi vårt eget solsystem ikke har noe lignende.

Hvordan finner man dem?

Planeter er lyssvake og står tett inntil en blendende stjerne, så det er svært vanskelig å se dem direkte. De viktigste metodene er indirekte:

• Transittmetoden. Når en planet passerer foran stjernen sin, blokkerer den en liten del av lyset. Ved å måle den regelmessige lille dempingen kan astronomer finne planetens størrelse og omløpstid. NASAs Kepler-teleskop, som ble skutt opp i 2009, brukte denne metoden og fant tusenvis av planeter.
• Radialhastighet. Planetens tyngdekraft får stjernen til å vingle litt, og det kan måles som en liten endring i stjernens lysfarge. Metoden gir planetens masse.
• Direkte avbildning. I noen tilfeller kan teleskoper med spesielle masker blokkere stjernelyset og avbilde store planeter som er langt fra stjernen.
• Mikrolinsing. En planet kan forsterke lyset fra en bakenforliggende stjerne på en karakteristisk måte, og dermed avsløre seg selv.

Kombinasjonen av metodene gir oss både størrelse og masse, og dermed tetthet. Det forteller om planeten er steinete, gassrik eller noe midt imellom.

Et mangfold av verdener

Det som har overrasket astronomene mest, er hvor variert planetene er. Vi har funnet:

• Varme jupitere, gassgiganter som går i bane svært nær stjernen.
• Superjorder, steinplaneter større enn Jorden.
• Mini-neptuner, planeter mellom Jordens og Neptuns størrelse. Dette er den vanligste typen vi har funnet, men den finnes ikke i vårt eget solsystem.
• Lavaverdener, steinplaneter så nær stjernen at overflaten er smeltet.
• Planeter i tosystemer, med to soler på himmelen.

Vårt eget solsystem er altså bare ett av mange mulige. Hvordan Jupiter og Saturn passer inn i dette bildet, kan du lese i artikkelen om Jupiter og Saturn, og hvordan alle våre planeter ser ut, i artikkelen om planetene i solsystemet.

TRAPPIST-1: sju jordstore verdener

Et av de mest spennende systemene er TRAPPIST-1, en liten, kjølig rød dverg-stjerne i stjernebildet Vannmannen, omtrent 40 lysår unna. I 2017 ble det kunngjort at stjernen har sju planeter, alle omtrent på størrelse med Jorden. De går i bane så tett at alle sammen ville ha rukket inn i Merkurs bane i vårt solsystem. Omløpstidene er bare fra halvannet døgn til rundt tre uker.

Flere av planetene ligger i det som kalles den beboelige sonen, der temperaturen kan tillate flytende vann. Om de faktisk har det, er uvisst, for det avhenger av om de har en atmosfære. Bildet øverst er en illustrasjon, ikke et fotografi, men det er basert på målte størrelser og avstander. Romteleskopet James Webb, skutt opp i desember 2021, har begynt å undersøke atmosfærene på planetene i systemet.

Kepler-452b: en kusine til Jorden?

I 2015 kunngjorde NASA oppdagelsen av Kepler-452b, en planet omtrent 60 prosent større enn Jorden, i bane rundt en stjerne som ligner Sola. Året er 385 dager, ikke langt fra vårt eget, og planeten ligger i den beboelige sonen. Den ble kalt «Jordens eldre kusine». Problemet er avstanden: rundt 1 400 lysår. Det betyr at vi ikke kan undersøke den nærmere, og vi vet verken om den er steinete eller har en atmosfære.

Den beboelige sonen

Den beboelige sonen, noen ganger kalt «Gullhår-sonen», er området rundt en stjerne der temperaturen kan tillate flytende vann på en planets overflate. For nær og vannet koker bort, for langt unna og det fryser. Men sonen er bare ett av mange krav. Planeten trenger også en atmosfære, riktig størrelse, og ofte et magnetfelt som beskytter mot stjernens stråling. Å ligge i den beboelige sonen betyr altså ikke at en planet er beboelig.

Vår egen sol har tre planeter i eller nær sonen: Venus, Jorden og Mars, men bare Jorden har liv, så vidt vi vet. Venus har ekstrem drivhuseffekt, og Mars har mistet mye av atmosfæren, som vi omtaler i artikkelen om Mars.

Hva leter vi etter?

Neste steg er å studere atmosfærer. Når en planet passerer foran stjernen, går litt av stjernelyset gjennom atmosfæren, og ulike gasser absorberer ulike farger. James Webb-teleskopet kan dermed måle vanndamp, karbondioksid og metan på noen eksoplaneter. Funn av visse gasser sammen, for eksempel oksygen og metan, kunne i prinsippet tyde på biologisk aktivitet, men tolkningen er vanskelig og kan lett bli feil. Astronomer er derfor forsiktige.

Er vi alene?

Dette spørsmålet er fortsatt ubesvart. Det vi vet, er at byggesteinene for liv er vanlige, og at planeter er vanlige. De organiske molekylene vi finner i meteoritter, viser at kjemien som trengs for liv, finnes mange steder. Men om det oppstår liv, avhenger av mange faktorer vi ikke forstår fullt ut.

Det er dessuten ikke sikkert at vi kan kommunisere eller i det hele tatt oppdage liv, selv om det finnes. Avstandene er enorme: nærmeste stjerne, Proxima Centauri, ligger 4,2 lysår unna og har minst en kjent planet. Å forstå slike avstander er temaet for artikkelen om lysår og universets størrelse.

Eksoplanetforskningen er en av de raskest voksende grenene av astronomien, og det som regnet som science fiction for kort tid siden, er nå hverdag for forskere. Hver ny planet gir oss en ny sammenligning til vårt eget hjem.