10-planet.html
© J Westman 1995, 2005


Den första exo-planeten.

Det finns planeter kring andra stjärnor än Solen. Amerikanska astronomer bekräftade i mitten av oktober 1995 uppgiften från schweiziska kollegor tidigare samma månad, att en planet förefaller kretsa runt en stjärna i stjärnbilden Pegasen (Pegasus) 42 ljusår från Jorden. Astronomerna hade länge misstänkt att det skulle finnas planeter runt andra stjärnor, och trots att man inte hade SETT den här planeten, bara hur den påverkar sin stjärna, blev upptäckten en milstolpe i vetenskapshistorien.


Så skrev jag glatt i anmälan för Byggstenar hösten 1995 ett par dagar efter att informationen hade gått ut över nyhetsbyråerna. Döm om min förvåning när jag fick ett lyssnarbrev där jag skälldes ut som idiot. Klart det finns planeter runt andra stjärnor. Det hela klarnade i nästa mening, där astronomerna också skälldes som idioter, som först nu insåg detta faktum. Min referent - i Åbo förresten - har av allt att döma direktkontakter nånstans långt bort. Nåja. I trots av alla dem som vet bättre än astronomerna återger jag Byggstenar vecka 42/oktober -95, om den historiska upptäckten av den första egentliga extrasolära planeten.


Spåret av en planet.

Varken schweizarna Michel Mayor och Didier Queloz , som meddelade om upptäckten den 6 oktober 1995, eller amerikanen Geoffrey Marcy som har bekräftat den, har sett själva planeten.

Det som Mayor och Queloz vid observatoriet i Geneve observerande och Marcy vid Lick-observatoriet i Californien bekräftade är förskjutningar i spektallinjerna i stjärnan 51 Pegasis spektrum, som visar, att stjärnan vinglar i sina rörelser därför att den störs av någonting.

Detta någonting har en period på lite under 4 dygn 5 timmar - och Marcy behövde bara fyra nätters observationer för att bekräfta att Mayor och Queloz verkligen hade observerat de här rörelserna hos stjärnan 51 Pegasi. Det var lite bittert för Geoffrey Marcy att vara tvungen att bara bekräfta andras observationer - i åtta år hade han jagat extrasolära planeter utan framgång. Han och hans grupp stod också snart som upptäckade av tiotals exo-planeter, men de missade den första, den som man kommer till historieböckerna med. Men så kan det gå.

Spektrallinjer är grundämnenas signaturer i det ljus stjärnan sänder ut. De har sin bestämda våglängder - om de är förskjutna från sina platser beror det på att ljuskällan rör sig, och om förskjutningen varierar skvallrar det om att ljuskällan vinglar av och an i synlinjens riktning, därför att den valsar runtmed en osynlig följeslagare.

Planet 51 Pegasi.

Ur storleken på förskjutningarna och den astrofysiska modellen för själva stjärnan får man ut de övriga uppgifterna: att detta något har en massa omkring hälften av planeten Jupiter, jätten i VÅRT solsystem. Det är en massa som motsvarar 150 till 200 jordklot. Den kretsar på ett avstånd av 8 miljoner kilometer från 51 Pegasi - motsvarande bara fem procent av Jordens avstånd från Solen - och stjärnan måste hetta upp den så att dess yttemperatur måste vara i storleksordningen 1 500 grader celsius eller mer. Planeten kretsar såpass nära sin sol att tidvatteneffekten måste ha bundit dess rotation - den visar ständigt ena sidan mot 51 Pegasi, den andra sidan vetter ut mot tomma kalla rymden.

Vi kan spekulera över hur den ser ut. Den kan inte vara ett klot av väte och heliumgas som Juppiter utan den måste bestå av svårsmält material, järn och sten. Eftersom materialet den består av har hög densitet, måste den vara mindre än Jupiter. En femtedel av volymen kanske och en diameter på 60 000 kilometer eller så. Som Saturnus i vårt solsystem. Tyngdkraften på ytan måste vara fem till sexfaldig jämfört med Jordens. Uppstår där berg, så rasar de samman. Ytan måste vara ganska jämn. Kanske planet 51 Pegasis yta på solsidan är en ocean av orangeglödande lava. I alla fall ingen trevlig plats precis.Stjärnan 51 Pegasi ligger på 42 ljusårs avstånd från oss, i stjärnbilden Pegasus. Man kan se 51 Pegasi om man vet var man ska titta. Stjärnbilden Pegasus -Vinghästen - står i öster nu i oktober när solen går ner, och den är ganska rakt i söder vid midnatt. 51 Pegasi hittar ni på en bra stjärnkarta. Det är den stjärna som står mitt för men lite till väster om Fyrkantens västra lodräta linje.

Men planeten kan säkerligen INTE ses ens i rymdteleskopet HST.

Svårfångat byte.

Om man observerade SOLEN från 42 ljusårs avstånd med markbundna teleskop, skulle man inte kunna se planeten Jupiter. Jupiter skulle vara alldeles för ljussvag och dränkas i solens strålar. Rymdteleskopet HST kunde - kanske - uppsnappa en glimt av den.

Däremot skulle en observatör med dagens instrument kunna konstatera att Solen vinglar i sin bana med en elva års period. Tyngdpunkten i systemet Jupiter-Solen befinner sig nämligen en liten bit ovanför solens yta.

Det är förskjutningar i spektrallinjerna som har varit planetjägarnas stora förhoppning - att en extrasolar planet skulle upptäckas endera året VAR väntat - och att den skulle vara i Jupiters storleksordning var också väntat. Oväntat var däremot att den skulle vara så nära sin moderstjärna, det gjorde den å andra sidan lättare att upptäcka. En period på fyra dygn är bra mycket lättare att konstatera än elva år. Och de störningar den ger upphov till är mångfalt större än de störningar Jupiter ger upphov till i Solens rörelser. Osynliga följeslagare till stjärnor har nog upptäckts genom att mäta stjärnornas skenbara rörelser i sidled på himlavalvet. Stjärnan Sirius rör sig i en buktande linje med en femtiårsperiod - men följeslagaren Sirius B visade sig vara en vit dvärg - liten och het men lika tung som vår sol. Senare har man upptäckt osynliga följeslagare med massor på ett tiotal gånger Jupiter eller så runt en akomponenten i endel dubbelstjärnor - där rör ju sig stjärnorna såpass snabbt kring varann att oregelbundenheter kan spåras.

För mer än tretti år sedan genomförde holländaren Pieter van de Kamp en observationsserie av den närstnärmaste stjärnan utanför solsystemet - Barnards stjärna, som är en ensam vandrare - och efter mer än tio års arbete tyckte sig van de Kamp urskilja att stjärnans egenrörelse genom rymden stördes av en himlakropp som var bara något större än Jupiter. Men de observationerna har inte bekräftats den spektrala vägen. Och studiet av hur stjärnan vaggar genom att mäta hastighetsskillnader i stjärnans spektrum ger mer exakta uppgifter än att mäta stjärnans egenrörelse på himlen - spektralmätningarna är dessutom oberoende av avstånd.

Vad är en planet?

Ja det är en himlakropp som INTE kan lysa med eget ljus vilket en stjärna gör. Övre gränsen torde gå vid ungefär 10 gånger Jupiters - eller 1/100 av Solens massa. Var den nedre gränsen för observerbara exo-planeter går är en skiljelinje ritad i vatten, men den ligger under överskådlig framtid långt, långt ovanför den nivå som gäller i vårt eget solsystem när man tvistar om vad som utgör planeter och vad som räknas till småkroppar.

Mayor och Queloz har observationer av en riktig planet - i massa mellan Jupiter och Saturnus. Men det, att den är så stor och ändå så nära stjärnan fick endel astronomer att ställa sig skeptiskt.

Nåja, nånting finns där och vi får väl tro att det är någonslags planet. Och det visar då, att det ligger något bakom dagens uppfattning om hur VÅRT solsystem har kommit till. Enligt den modellen uppstod solsysteemt ur ett moln av stoft och gaser som drog sig sammam därför att en supernova som exploderade i närheten störde jämvikten i det, och samtidigt berikade molnet med en del tunga grundämnen. En stor del av molnets massa samlade sig i solen. En annan del bildade en sammandragnings-skiva runt Solen.

Sådana skivor har astronomerna under de senaste tio åren iakttagit runt endel stjärnor - den klara stjärnan Vega, som lyser på kvällshimlen nästan rakt i söder efter solnedgången var den första som upptäcktes med infraröd-astronomisatelliten IRAS år 1983. En annan är stjärnan Beta Pictoris, där man ser skivan från kanten, den har kunnat fotograferas ochså från flygplansburna och tillockmed mark-observatorier.

Mysteriet Beta Pictoris.

Beta Pictoris är en stjärna på södra stjärnhimlen på 52 ljusårs avstånd från Jorden. Sommaren 1995 publicerade Alfred Vial-Madjar och Roger Ferlet vid astrofysiska observatoriet i Paris nyanalyser av en märklig serie observationer av Beta Pictoris som ett schweiziskt team gjorde hösten 1981 med det då nya teleskopet vid European Southern Observatory på bergstoppen La Silla i Chile.

Man hade tänkt sig att använda Beta Pictoris som ett standardljus - men i början av november fann schweizarna att stjärnans ljus ökade under en tiodygnsperiod, som starkast med 2 procent. Den tionde november sjönk ljusstyrkan till mindre än normalstyrka under två timmar. Den ljusnade till till plus två procent igen och sjönk tillbaks till normalnivå under de följande tio dygnen. Detta skedde två år innan stoftskivan runt stjärnan upptäcktes, och schweizarna avbröt observationsserien utan att ha en aning om vad de hade spår på.

Vidal-Madjar och Ferlet hittade motsvarande data i nya observationer med ESO-teleskopet. Nu har de en tolkning. Skivan av gas och stoft runt Beta Pictoris - den har en diameter på 500 gånger jordens avstånd från Solen - 500 astronomiska enheter - medan vårt solsystems yttersta STORA planet Neptunus inte är längre ute än 30 astronomiska enheter. Och vi iakttar skivan snett från kanten, så i princip skymmer den en smula av Neta Pictoris´ ljus. Men där tycks finnas en ringformad öppning i den -det är förklaringen till att stjärnans ljusstyrka ökade. Mitt i öppningen finns något som rörde sig över stjärnans yta och sänkte dess ljusstyrka. Vidal-Madjar och Ferlet tror att det är en stor planet, som har svalt stoftet kring sin bana. Henny Lamers, Universitetet i Ütrecht tror att det snarare är fråga om en samling planetesimaler - mellanstora lösa klumpar på väg att bli planet. Vad det än är händer det spännande saker kring Beta Pictoris 52 ljusår borta.

Intresset för Beta Pictoris har fått astronomerna kring Hubble Space Telescope att ta sig en titt på stjärnan och Thierry Lanz, Sara Heap och Ivan Hubeny finner att Beta Pictoris INTE är en normal klar stjärna med en halv miljard år på nacken, utan MYCKET ung, högst 12 miljoner år. Bara barnet, jämfört med vår 4 500 miljoner år gamla Sol, och den ca 8 000 miljoner år gamla 51-Pegasi.

I solsystemets begynnelse.

Bland det äldsta material som finns från solsystemets barndom är det ur en stenmeteorit som föll ner i Allende i Mexico år 1969, samma år som de första månproverna kom till Jorden med Apollo-11. Allende-meteoriten är fortfarande föremål för undersökningar därför att den berättar oss vad som har hänt i dessa avlängsna tider. Vissa delar av Allende-meteoriten har åldersbestämts till 4 566 miljoner år. Det var den tidpunkt då stenmaterialet stelnade från ett smält tillstånd. Och närvaron av en kortlivad aluminium-isotops dotterämnen visar, att detta skedde inom 12 miljoner år - en mycket kort tid -efter att den radioaktiva aluminiumisotopen hade bildats i en supernova-explosion - den sista av de supernovaexplosioner som skapade alla de grundämnen förutom väte och helium som jorden och månen och du och jag består av.

Själva kollapsen från ett gas- och stoftmoln i rymden till en proto-sol med en stoftskiva omkring sig har inte tagit mer än 100 000 år, och det har inte tagit särskilt mycket längre tid för planeterna att bildas. Proverna från Månen visar nämligen att det radioaktiva aluminiumet fanns med då Månen hade blivit till, efter att en för-planet stor som Mars hade koliderat med det som skulle bli Jorden och Månen uppstod av utkastet från den smällen.

Bekräftelse på att planeter kan uppstå mycket snabbt har vi från ettt annat och överraskande håll. I början av år 1992 rapporterade en amerikansk radioastronom, Alexander Wolszczan att han hade funnit planeter runt pulsarer, och de planeterna var bara 3 gånger större än vår Jord.. (Se kapitlet "Pulsar-planeter"). Metoden att upptäcka DEM är densamma som Mayor och Queloz har använt - bara med den skillnaden att det är spektrum i radio-området som observeras.

Men Wolszczan-s pulsar-planeter är ännu mer udda och svårförklarade, för de bör ju ha uppstått efter att det som nu är pulsar exploderade som en supernova.

Å andra sidan, om både Wolszczan-s supernova-planeter och schweizarnas 51-Pegasi-planet är verkliga, så visar de, att det är normalt för material runt en stjärna att dra sig samman till planeter, oavsett om materialet kommer från det moln som stjärnan uppstår av eller ur något som slits sönder av en supernovaexplosion, och att det hela går fort astronomiskt sett.

~ I såfall är planetsystem nånting man kan vänta sig kring nästan alla de stjärnor som inte är dubbelstjärnor. Återstår att upptäcka de mera normala planetsystemet - fast det verkar som om de udda systemen skulle stå först i kön.

Men inte heller dubbelstjärnorna är helt uteslutna som hemvist för planeter.

Dubbelstjärnorna utgör drygt hälften av alla stärnorna och i ett system med två eller flere stjärnor ansågs det vara svårt för överblivet material att formera sig till planeter. De tidigare upptäckta osynliga följeslagarna i dubbelstjärn-system hade alla massor flera tiotal gånger Jupiters, de bildar en egen, tillsvidare gåtfull grupp, nästan-stjärnor eller bruna dvärgar. Hubble Space Telescope har fotograferat en sådan: Gliese 105 C på 27 ljusårs avstånd, den har mindre än en tiondel av Solens massa och kan nätt och jämnt upprätthålla kärn-reaktioner i sitt inre, men den är ändå hundra gånger mer massiv än Jupiter.

Men sedan kom den nya metoden att granska stjärnor, och, hast Du mir gesehen, det fanns dubbelstjärnor som hade planetstora följeslagare, öven de av typen "heta Jupiter".

Några år senare kom ytterligare en överraskning: planetstora kroppar upptäcktes i Orion-nebulosan utan några stjärnor att kretsa kring!

Huruvida ALLA de ensamma stärnorna har planetsystem, och om sådana planetsystem sedan innehåller planeter som i likhet med Jorden är lämpade för liv är sedan en annan sak. I vårt solsystem uppstod tre sådana planeter: Venus, Jorden och Mars. Men det vara bara Jorden som drog vinstlotten.


Läs mer om hur det gick i   Andra solsystem

Skicka kommentarer till juhani.westman@welho.com

Tillbaka till första astro-sidan.
Tillbaka till paradsidan.