Aarhus University Seal / Aarhus Universitets segl

Enormt planetsammenstød kan forklare tvillingplaneter

To af de exoplaneter, som kredser om stjernen Kepler-107, er tvillinger i størrelse, men de er langt fra lige tunge. Det forklarer forskerne som resultatet af et voldsomt sammenstød imellem to næsten ens planeter en gang i den fjerne fortid. Artikel i Nature Astronomy Letters 4. februar 2019.

04.02.2019 | Ole J. Knudsen

Kolliderende exoplaneter i kredsløb om stjernen Kepler-107. Illustration: Zoe M. Leinhardt and Thomas Denman, University of Bristol.

Kolliderende exoplaneter i kredsløb om stjernen Kepler-107. Illustration: Zoe M. Leinhardt and Thomas Denman, University of Bristol.

En lang rækker af medarbejderne ved Stellar Astrophysics Centre er medforfattere til dagens artikel, hvor hovedforfatteren er Aldo Bonomo.

 

Begge de to exoplaneter er idag godt halvanden gange så store i diameter som Jorden, men den ene vejer 3,5 gange mere end Jorden, og den anden hele 9,4 gange. Den tunge indeholder altså langt flere tunge grundstoffer end den lettere. Kepler-107c minder om planeten Merkur i vores Solsystem, med en kerne af jern, som udgør omkring 70% af den samlede vægt. Den lette Kepler-107b er en mere almindelig klippeplanet som for eksempel Mars, men altså en del større. Og så kommer det mest forunderlige: det er den tunge Kepler-107c, som kredser længst fra stjernen.

Det burde den ikke gøre i henhold til nogen af de gængse teorier for dannelsen af planeter omkring stjernerne, og det har fået forskerne til at spekulere på, og der er foregået noget meget mere voldsomt en gang i fortiden; en planetkollision.

Og hvor er det lige, vi har hørt om planetkollisioner før? Det er såmænd lige her lokalt i vores eget Solsystem. Planeten Uranus er 'væltet', og kredser i en meget aflang bane, Merkur har tegn på en kollision både i sit ydre og i sit store metalindhold, og Jorden og Månen er dannet ved at to planeter på størrelse med Mars en gang for omkring 3,8 milliarder år siden er stødt skævt sammen, så metalkernen fra den ene er endt inde i den største af de to, og så der derfor kun er ringe mængder jern tilbage i den lette; Månen.

 I udgaven fra den 4. februar 2019 af det ansete tidsskrift Nature Astronomy Letters redegør en større international forskergruppe for resultatet. Hovedforfatter er Aldo Bonomo fra Torino, Italien, og blandt medforfatterne er en lang række forskere fra Stellar Astrophysics Centre på Aarhus Universitet. Konklusionen i artiklen er, at en anden planet er stødt ind i Kepler-107c, så den er efterladt med sin tunge jernkerne, mens den anden planet har taget de lettere bjergarter med sig; hvorhen vides ikke!

Stjernen Kepler-107 er en gul dværgstjerne, 44% større end Solen, og med en overfladetemperatur lidt varmere end Solens. Den befinder sig i stjernebilledet Svanen, 1714 lysår borte. Omløbstiden for Kepler-107c, altså dens 'år' er 4,9 døgn og for Kepler-107b 3,1 døgn. Planeterne er opdaget med NASAs Keplerteleskop, som har registreret ganske svage dyk i stjernens lysstyrke hver gang planeterne er passeret ind foran stjernen.

Desuden er stjernen observeret med det italienske Galileo-teleskop, som står på den kanariske ø La Palma, med det formål at bestemme planeternes masser. Der er i alle tilfælde tale om indirekte observationer - de små exoplaneter i tæt kredsløb om deres stjerne kan ikke ses direkte med de nuværende teleskoper.

De data, som Kepler-satellitten har indhøstet er alle sammen meget små ændringer i lysstyrken for enkeltstjerner. Nogle af ændringerne skyldes som nævnt, at en exoplanet 'formørker' stjernen, så der sker et kortvarigt dyk i lyssstyrken, men med den samme satellit er der registreret masser af andre lysstyrkesvingninger, forårsaget af de såkaldte stjerneskælv. Ligesom jordskælv fortæller disse asteroseismiske observationer forskerne en masse om de indre forhold i stjernen. Derfra kan man så beregne for eksempel stjernens diameter og det kan så igen bruges 'baglæns' til at bestemme diametrene for de exoplaneter, som kredser om stjernen. Kendskab til både diametre og masser giver så igen en værdi for exoplaneternes tæthed eller massefylde, som i tilfældet her med Kepler-107. På Stellar Astrophysics Centre på Aarhus Universitet er to af de vigtigste arbejdsområder for astronomerne netop eftersøgningen efter exoplaneter og asteroseismologi, så afdelingen, som finansieres af Danmarks Grundforskningsfond, er en ideel lokalitet for denne type samarbejder.

Institut for Fysik og Astronomi, Medarbejdere, Offentligheden / Pressen, Studerende