Aarhus Universitets segl

Kom ikke for tæt på stjernerne hvis du er en super-Jord

Kommer man for tæt på ilden, får man brændte fingre. Den gamle talemåde gælder også for exoplaneter i kredsløb om fjerne stjerner. Mia S. Lundkvist og en række andre astronomer, mange tilknyttet Stellar Astrophysics Centre på Aarhus Universitet har vist, at det også gælder i praksis. I en artikel i Nature Communications med titlen "Hot super-Earths stripped by their host stars" redegør forskerholdet for deres metoder og resultater.

Sådan er det at være en planet, som er kommet for tæt på sin stjerne. Atmosfæren koger væk fra planeten og blæses ud i rummet. Tegning: Peter Devine.

 

Kommer man for tæt på ilden, får man brændte fingre. Den gamle talemåde gælder også for exoplaneter i kredsløb om fjerne stjerner. Det er ikke nogen stor overraskelse, at det skulle være sådan, og teoretiske beregninger har længe peget i den retning, men nu har Mia S. Lundkvist og en række andre astronomer, mange tilknyttet Stellar Astrophysics Centre på Aarhus Universitet vist, at det også gælder i praksis.

I en nyudkommet artikel i Nature Communications med titlen "Hot super-Earths stripped by their host stars" redegør forskerholdet for deres metoder og resultater.

 Hvor går det galt for super-Jord planeterne?

Planeter, som har diametre fra 2,2 til 3,8 gange Jordens, og som kredser så tæt på deres moderstjerne, at de modtager mere end 650 gange mere stjernelys, end Jorden modtager fra Solen, mister deres atmosfærer på grund af den intense høj-energetiske stråling fra stjernen. De yderste lag af disse planeter, som består af en klippekerne og en atmosfære af gas, bliver varmet op af strålingen, og så koger de lette stoffer simpelthen af og forsvinder og efterlader de ”nøgne” planetkerner. Det er lidt ligesom at befinde sig alt for tæt på en hårtørrer på fuld varme. Forskerne har brugt data fra NASA's Kepler mission til opdagelsen. Mia S. Lundkvist fortæller: ”Mangelen på varme planeter, som er lidt større end Jorden, har været forudsagt længe. Med vores resultater har vi kunnet endeligt bekræfte det, som teorien forudser.” Mia tilføjer: ”Resultatet er et vigtigt bidrag til at forstå, hvordan planetsystemer udvikler sig, og det er ikke noget man har kunne lære fra vores eget solsystem. Vi ikke har nogen af denne type planeter hos os. Planeterne Neptun og Uranus har godt nok den rigtige størrelse, men de kredser ude i de kolde egne, langt fra Solen”.

 

 Afbilder man exoplaneterne i et diagram, hvor planeternes størrelse er afsat op langs den ene akse og styrken af indstrålingen, fluksen, fra stjernen langs den anden akse, opdager man en 'ørken' - et område, hvor der ikke er nogen exoplaneter. Det er det skraverede område på diagrammet.

 Hvor véd vi det fra?

Teoretisk kan man beregne, hvor tæt en exoplanet kan komme til sin stjerne før de flygtige grundstoffer koger op og bliver blæst væk, ud i verdensrummet af strålingen fra stjernen. Derfor har det været forventet, at der ville mangle en type af exoplaneter i vores ”exoplanet zoo”. Med forskerholdets resultat er dette nu blevet bekræftet ved brug af asteroseismologi. Asteroseismologi minder om almindelig seismologi, hvor geologer studerer Jordens indre ved at observere svingninger forårsaget af jordskælv og eksplosioner. En stjerne er en enorm kugle af gas, og den bringer sig selv i svingninger ligesom en klokke eller en salatskål af krystal. Disse svingninger tillader, på samme måde som med Jorden, astronomerne at 'se' ind i stjernernes indre, da de forårsager små ændringer i stjernens lysstyrke, som kan måles af Kepler.

 

Kepler har observeret omkring 2.000 exoplaneter, og flere kommer til hele tiden. Man finder planeterne fordi de 'skygger' en smule for deres stjerne, mens de i løbet af timer passerer forbi stjernen, set fra os her ved Jorden. Sådan en passage kaldes en 'transit'. Ved at kombinere målinger af disse transitter med informationer fra asteroseismologi, kan planetens størrelse samt den flux; altså den samlede udstråling, som den modtager fra dens stjerne måles meget mere præcist, end det før har været muligt. Mia S. Lundkvist forklarer: "Vi har brugt asteroseismologi som en virkelig god målestok, hvilket har gjort os i stand til meget præcist at bestemme størrelsen af exoplaneterne samt den fluks, som deres stjerne udsætter dem for".

 

Bekræftelsen af 'ørkenen'

Forskergruppen består af 29 astronomer, som for de flestes vedkommende er eller har været tilknyttet Stellar Astrophysics Centre på Aarhus Universitet. Artiklens hovedforfatter er den unge PhD Mia. S. Lundkvist, som for tiden arbejder ved Zentrum für Astronomie ved Heidelbergs universitet. Mia Lundkvist slutter: "Vi har vidst i et stykke tid, at denne ørken må være der, men ved hjælp af asteroseismologiske Kepler-målinger på 102 stjerner og statistiske metoder, hvor vi har gennemregnet over 10 millioner mulige udfald, for at sikre os imod, at de resultater, vi ser, blot er tilfældige variationer, kan vi nu se, at det er rigtigt nok: 'ørkenen' blandt exoplaneterne eksisterer, og den ligger nøjagtigt, hvor vi forventede det."

 

Hvor bliver planeterne af?

Hvis alt det flygtige stof omkring en super-Jord bliver blæst væk, hvad er der så tilbage? De tungere grundstoffer, som har dannet kernen i den oprindelige planet, kan selv den kraftigste stjernestråling næppe få has på, så forskerne forventer at kunne opdage og karakterisere mange flere af disse ”nøgne” exoplaneter ved brug af blandt andet NASA's TESS mission, som bliver opsendt næste år.

                                        

 

link til selve artiklen:  http://www.nature.com/naturecommunications10.1038/NCOMMS11201