Ikke helt så mange jordlignende exoplaneter alligevel?

Mange af de nyopdagede klippeplaneter skal næppe tælles med, når vi prøver at vurdere, hvor mange jordlignende planeter der findes, og dermed er chancerne for at finde liv derude mindsket en hel del.

20.11.2017 | Ole J. Knudsen

Gasplaneter får blæst hele deres tykke atmosfære væk, hvis de kommer for tæt på stjernen. Tilbage er en anden slags klippeplanet. Illustrationen viser exoplaneten 55 Cancri e, som er lidt større end Jorden. Kilde: ESA og Martin Kornmesser

En gruppe astronomer fra Aarhus Universitet, Leiden, Heidelberg, London og Pasadena dæmper forventningerne om en vrimmel af jordlignende exoplaneter omkring de andre stjerner i Mælkevejen i et nyt forskningsresultat. Den videnskabelige artikel er under forberedelse til at blive offentliggjort i en endelig version i Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Hovedforfatter er Vincent van Eylen, tidligere SAC, som nu arbejder i Leiden.

Det er som så ofte i naturvidenskaben lidt af en detektivhistorie, som har ført til den nye erkendelse. Med blandt andet Keplersatellitten er der observeret tusindvis af exoplaneter i mange forskellige størrelser. Men: Der mangler nogle klippeplaneter i regnskabet: Exoplaneter af sten og metaller som Jordkloden, men cirka dobbelt så store er der for få af i Universet i forhold til de antal man har observeret af exoplaneter, som er enten større eller mindre end to gange Jordens størrelse. Denne mangel blev forklaret af de to unge Aarhusastronomer Mia Lundkvist og Camilla Agentoft for godt et år siden: Hvis en mellemstor planet, som består hovedsagelig af gasarter dannes tæt på en stjerne eller i tidens løb driver ind i et tæt kredsløb om stjernen, vil varmen og lyset fra stjernen få gasserne til blive presset væk fra planeten. Tilbage er der så en varm lille klump af tungere grundstoffer; en varm klippeplanet. Havde planeten oprindeligt været en smule større og tungere, ville dens tyngdekraft have været stor nok til at holde på gasserne selv under den intense bestråling fra stjernen. Store gasplaneter forbliver altså store, men under en skarp grænse taber de voldsomt i vægt og størrelse, og derfor mangler der planeter i et snævert størrelsesinterval - det kaldes Radiusdalen!

De planeter, som har diametre mindre end Radiusdalen stammer så fra to vidt forskellige dannelsesprocesser. Nogle er dannet ligesom Jorden, ud fra tunge grundstoffer, som har samlet sig i de indre, varme dele af et planetsystem i begyndelsen af planetsystemets historie, men andre er altså de sørgelige (?) rester af en meget større planet, som er dannet i de ydre kølige dele af planetsystemet, men som har mistet alle sine lette grundstoffer ved fordampningen. Vi har ingen grund til at tro, at betingelserne for liv er de samme på disse to vidt forskellige typer klippeplaneter. Ikke desto mindre har astronomerne indtil nu regnet dem alle sammen med i statistikkerne over, hvor mange klippeplaneter der i alt måske kunne have grundlag for liv - men det må de holde op med!

Eksistensen af Radiusdalen er opdaget for ganske nylig ved et samarbejde imellem exoplanetforskere og andre astronomer, som arbejder med stjernesvingninger; asteroseismologi. Samarbejdet imellem de to forskingsområder har bogstaveligt ligget lige for. På Stellar Astophysics Centre på Aarhus Universitet, som halvdelen af forfatterne er eller har været tilknyttet, har forskere indenfor begge forskningsområder kontorer på de samme to etager, og man mødes dagligt til formiddagskaffe. De data som de to forskningsgrupper arbejder med kommer tillige fra den samme type målinger, som blandt andet og især leveres af NASAs Keplersatellit. Denne satellit måler små bitte svingninger i udvalgte stjerners lysstyrker. Svingningerne kan enten skyldes, at der passerer en exoplanet ind i synslinien imellem stjernen og satellitten (en transit), eller de kan skyldes, at selve stjernen vibrerer som en enorm klokke. Målinger af exoplaneternes diametre alene ud fra transitterne er behæftet med en meget stor usikkerhed. Men asteroseismologerne kan ud fra de samme data fra den samme stjerne bestemme stjernens diameter med meget stor nøjagtighed, og kombinerer man de to sæt resultater, får man yderst præcise tal for exoplaneternes diametre - tilstrækkeligt præcise til, at men altså for nyligt har konstateret, at der mangler nogle - de, som skulle have befundet sig i Radiusdalen i forskernes diagrammer.

I den nye artikel har forskergruppen nærstuderet et lille udvalg af exoplaneter i det kritiske område. En anden forskergruppe kom først med at offentliggøre selve opdagelsen af Radiusdalen (Fulton et al. 2017).På basis af bestemmelser af 117 planeter bekræfter de med større sikkerhed, at Radiusdalen eksisterer, og desuden viser de nye resultater, at 'faconen' af dalen underbygger de to unge Aarhusforskeres teori om, at dalens eksistens skyldes lige netop fordampning af store mængder gas fra forhenværende gasplaneter.

 Artiklen, med titlen "An asteroseismic view of the radius valley: stripped cores, not born rocky" findes i arXiv-udgaven her.

I den engelske version af denne nyhedsartikel findes henvisninger til et par rigtig gode oversigtsartikler.

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