Pressemeddelelse

Den Kolde Dværg og de Syv Små Planeter

Et tæt befolket exoplanetsystem med lune jordlignende planeter

22. februar 2017

Bare 40 lysår væk har astronomerne fundet et exoplanetsystem med syv jordlignende planeter. Tre af planeterne ligger i den beboelige zone - også kaldet guldlokzonen, og her kan der være have med vand, og dermed også sandsynlighed for liv. Nyheden offentliggøres i tidsskriftet Nature onsdag, og det er observationer foretaget med flere forskellige teleskoper på jordoverfladen og i rummet, som har bidraget til denne opdagelse af det største antal jordlignende planeter, som endnu er fundet omkring en enkelt stjerne. Det er også det største kendte antal nye verdener om en enkelt stjerne, som kan have flydende vand på overfladen. ESOs Very Large Telescope er et af de teleskoper, som har været i sving for at detektere planeterne i færd med at passere ind foran deres stjerne - den, som har fået navnet TRAPPIST-1.

Astronomerne har brugt TRAPPIST–South teleskopet på ESOs La Sillaobservatorium, Very Large Telescope (VLT) på Paranal og NASA Spitzer Space Telescope, og desuden andre teleskoper Verden over[1]. Det har givet bekræftelse af, at der findes mindst syv små planeter, som kredser omkring den kolde røde dværgstjerne TRAPPIST-1 [2]. Alle planeterne er af nogenlunde samme størrelse som Jorden. De har fået betegnelserne TRAPIST-1b, c, d, e, f, g og h i rækkefølge inde fra stjernen[3].

Når planeterne hver for sig passerer foran stjernen, set her fra Jorden - det, som kaldes en transit - kan astronomerne aflæse informationer om planeternes størrelser, sammensætning og baner[4]. I det mindste er de seks inderste planeter sammenlignelige med Jorden i både størrelse og temperatur.

Hovedforfatter på artiklen i Nature er Michaël Gillon fra STAR Institute på Universitetet i Liège i Belgien. Han er rigtig glad for de nye opdagelse: "Det her er et helt fantastisk planetsystem - ikke blot fordi vi har fundet så mange planeter, men også fordi de alle i forbavsende grad ligner Jorden!"

TRAPPIST1-1 har en masse på bare 8% af Solens, så den er blandt stjerner at regne meget lille; faktisk kun en smule større end planeten Jupiter. Stjernen er tæt på os i retning af stjernebilledet Vandbæreren (Aquarius), men den er alligevel ganske svagtlysende. Stjernen kaldes en ultrakold rød dværgstjerne, dels fordi den altså er ret lille, dels fordi dens farve er dybrød, og endelig fordi dens overfladetemperatur "kun" er omkring 2550 grader - og det er koldt for en stjerne. Astronomerne har forventet, at der er mange jordligende planeter omkring denne slag dværgstjerner, med baner tæt inde omkring stjernen, men TRAPPIST-1 systemet er det første, hvor det er lykkedes at finde dem.

Medforfatter Amaury Triaud fortsætter: "Energiudsendelsen fra dværgstjerner af samme type som TRAPPIST-1 er meget ringe, sammenlignet med vores Sol. Hvis der skal være flydende vand på overfladen af planeter i kredsløb om denne slags stjerner, må de nødvendigvis befinde sig meget tættere på stjernen, end det, vi ser i Solsystemet. Det, vi ser omkring TRAPPIST-1 er heldigvis lige netop sådan en meget tæt gruppering."

Forskerholdet har fastslået, at alle planeterne i systemet har lignende størrelser som Jorden og Venus i Solsystemet, eller måske en smule mindre. Målingerne af gennemsnitstæthederne tyder på, at i det mindste de seks inderste planeter sandsynligvis er klippeplaneter.

Planeternes banediametre er ikke meget større end hvad der gælder for de fire store måner, som kredser omkring Jupiter, og banerne er meget mindre end Merkurs bane omkring Solen. Imidlertid bevirker den ringe størrelse af TRAPPIST-1 og dens lave overfladetemperatur, at de nære planeter omkring den modtager en mængde strålingsenergi, som er sammenlignelig med den, som de indre planeter i vores eget Solsystem modtager. TRAPPIST-1c, d og får henholdsvis den samme energi fra stjernen, som Venus, Jorden og Mars får fra Solen.

Alle de syv planeter i systemet kan have flydende vand på overfladen, selvom deres forskellige afstande gør det mere sandsynligt for nogen end for andre af dem. Klimamodellerne viser, at de inderste planeter TRAPPIST-1b, c og d formentlig er for varme til at kunne have flydende vand, bortset fra i et mindre område på overfladerne. Baneafstanden for den yderste planet TRAPPIST-1h er endnu ubekræftet, men den ligger sandsynligvis for langt ude i kulden til at kunne have flydende vand - med mindre der er alternative opvarmningsprocesser i sving[5]. Men TRAPPIST-1e, f og g ligger lige netop i det rigtige område, hvor der hverken er for varmt eller for koldt. Det er det, der er den hellige gral for de astronomer, som er planetjægere, nemlig i stjernens beboelige zone, og her kan der findes hele oceaner af overfladevand[6].

Med de nye opdagelser er TRAPPIST-1 systemet blevet et meget vigtigt mål for videre udforskning. Allerede nu bruges NASA/ESA Hubble Space Telescope til at kigge efter atmosfærer omkring planeterne, og medlem af forskerholdet Emmanuël Jehin er spændt på, hvad fremtiden bringer: "Med de nye generationer af teleskoper, som er på vej, som for eksempel ESOs European Extremely Large Telescope og NASA/ESA/CSA James Webb Space Telescope, vil vi kunne søge efter vand og måske endda spor efter liv på disse her Verdener."

Noter

[1] Ud over NASA Spitzer Space Telescope, har forskerholdet anvendt mange jordbaserede teleskoper: TRAPPIST–South på ESOs La Sillaobservatorium i Chile, HAWK-I ESOs Very Large Telescope i Chile,  TRAPPIST–North i Marokko, 3,8-meter teleskopet UKIRT på Hawaii,  2-meter Liverpool- og 4-meter William Herschel teleskoperne på La Palma i de Kanariske Øer, og 1-meter SAAO teleskopet i Sydafrika.

[2] TRAPPIST–South (the TRAnsiting Planets and PlanetesImals Small Telescope–South) er et Belgisk 0,6-meter robotteleskop, som bestyres af Universitetet i Liège, og som er baseret på ESOs La Sillaobservatorium i Chile. Meget af teleskopets tid bruges til at observere lyset fra omkring 60 af de nærmeste ultrakolde dværgstjerner og brune dværge (- som er "stjerner", som ikke er helt tunge nok til at få startet fusionsprocesserne i deres indre). Teleskopet kigger efter transitter. TRAPPIST-Syd er sammen med dets tvilling TRAPPIST-Nord forløbere for det system, som kaldes SPECULOOS, og som for tiden er ved at blive installeret også på ESOs Paranalobservatorium.

[3] Tidligt i 2016 annoncerede et andet hold astronomer, også ledet af Michaël Gillon, at det havde fundet tre planeter omkring TRAPPIST-1. Det fik dem til at holde yderligere øje med systemet, i hovedsagen fordi de så en helt usædvanlig tredobbelt transit med HAWK-I instrumentet på VLT. Det viste, at der var mindst een yderligere ukendt planet i kredsløb om stjernen. Og den helt historiske lyskurve viser altså for første gang tre tempererede planeter af størrelse som Jorden, og to af dem i den beboelige zone, og de passerer foran deres stjerne på samme tid, indefor en times tid!

[4] Det er en af de vigtigste metoder, som astronomerne bruger til at finde exoplaneter omkring andre stjerner. De ser på det lys, som kommer fra stjernen, for at se, om noget af lyset bliver blokeret i det tidsrum, hvor en planet passerer ind foran sin moderstjerne lige i synslinien til Jorden. Det er det, der kaldes en transit. Vi venter at se disse svage dyk i stjernens lysstyrke regelmæssigt hver gang planeten passerer ind foran, og det giver os oplysninger om omløbstiden og meget mere.

[5] Opvarmning ved tidevandskræfter, kunne være en af processerne. Det sker, hvis tyngdekraften fra TRAPPIST-1 regelmæssigt kan deformere, eller massere planeten, så der opstår indre gnidningskræfter, og dermed varme. Det er en sådan proces, som for eksempel holder Jupiters måne Io så varm, at den har dusinvis af aktive vulkaner. Også hvis TRAPPIST-1h har beholdt noget af sin oprindelige hydrogenrige atmosfære, vil varmetabet ud til Verdensrummet være meget lavt, og dermed kan temperaturen være høj.

[6] Opdagelsen er også en rekord på en anden måde. Det er den længste række af exoplaneter, som kredser med baner, som er i tæt resonnans med hinanden. Astronomerne har meget præcist målt hvor længe det tager hver planet at komme en gang rundt om stjernen - det, som kaldes omløbstiden, og så har de beregnet forholdet imellem denne omløbstid og den, som den nærmeste naboplanet har. De inderste seks TRAPPIST-1 planeter har omløb, som i forhold til naboerne kan udtrykkes ved helt simple brøker, som for eksempel 5:3 eller 3:2. Det betyder, at planeterne sandsynligvis er dannet på samme tid, men længere væk fra stjernen. Siden er de så vandret indad, indtil de er låst fast i den nuværende konfiguration. Hvis det er tilfældet, kan der være tale om verdener, som er forholdsvis lette, fordi de er rige på flygtige stoffer, og dermed kan de have en frosset isoverflade og atmosfære.

Mere information

Forskningsresultaterne her offentliggøres i tidsskriftet Nature den 22. februar 2017 i en artikel med titlen “Seven temperate terrestrial planets around the nearby ultracool dwarf star TRAPPIST-1”, af M. Gillon et al.

Forskerholdet består af M. Gillon (Université de Liège, Liège, Belgien), A. H. M. J. Triaud (Institute of Astronomy, Cambridge, UK), B.-O. Demory (University of Bern, Bern, Schweiz; Cavendish Laboratory, Cambridge, UK), E. Jehin (Université de Liège, Liège, Belgien), E. Agol (University of Washington, Seattle, USA; NASA Astrobiology Institute's Virtual Planetary Laboratory, Seattle, USA), K. M. Deck (California Institute of Technology, Pasadena, CA, USA), S. M. Lederer (NASA Johnson Space Center, Houston, USA), J. de Wit (Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA, USA), A. Burdanov (Université de Liège, Liège, Belgien), J. G. Ingalls (California Institute of Technology, Pasadena, California, USA), E. Bolmont (University of Namur, Namur, Belgium; Laboratoire AIM Paris-Saclay, CEA/DRF - CNRS - Univ. Paris Diderot - IRFU/SAp, Centre de Saclay, Frankrig), J. Leconte (Univ. Bordeaux, Pessac, Frankrig), S. N. Raymond (Univ. Bordeaux, Pessac, Frankrig), F. Selsis (Univ. Bordeaux, Pessac, Frankrig), M. Turbet (Sorbonne Universités, Paris, Frankrig), K. Barkaoui (Oukaimeden Observatory, Marrakesh, Marokko), A. Burgasser (University of California, San Diego, California, USA), M. R. Burleigh (University of Leicester, Leicester, UK), S. J. Carey (California Institute of Technology, Pasadena, CA, USA), A. Chaushev (University of Leicester, UK), C. M. Copperwheat (Liverpool John Moores University, Liverpool, UK), L. Delrez (Université de Liège, Liège, Belgien; Cavendish Laboratory, Cambridge, UK), C. S. Fernandes (Université de Liège, Liège, Belgien), D. L. Holdsworth (University of Central Lancashire, Preston, UK), E. J. Kotze (South African Astronomical Observatory, Cape Town, Sydafrika), V. Van Grootel (Université de Liège, Liège, Belgien), Y. Almleaky (King Abdulaziz University, Jeddah, Saudi Arabien; King Abdullah Centre for Crescent Observations and Astronomy, Makkah Clock, Saudi Arabien), Z. Benkhaldoun (Oukaimeden Observatory, Marrakesh, Marokko), P. Magain (Université de Liège, Liège, Belgien), and D. Queloz (Cavendish Laboratory, Cambridge, UK; Astronomy Department, Geneva University, Schweiz).

ESO er den fremmeste fællesnationale astronomiorganisation i Europa, og verdens langt mest produktive jordbaserede astronomiske observatorium. 16 lande er med i ESO: Belgien, Brazilien, Danmark, Finland, Frankrig, Italien, Nederlandene, Polen, Portugal, Spanien, Sverige, Schweiz, Storbritannien, Tjekkiet, Tyskland og Østrig, og desuden værtsnationen Chile. ESO har et ambitiøst program, som gør det muligt for astronomer at gøre vigtige videnskabelige opdagelser. Programmet har focus på design, konstruktion og drift af stærke jordbaserede observatorier. Desuden har ESO en ledende rolle i formidling og organisering af samarbejde omkring astronomisk forskning. ESO driver tre enestående observatorier i verdensklasse i Chile: La Silla, Paranal og Chajnantor. På Paranal driver ESO VLT, Very Large Telescope, som er verdens mest avancerede observatorium for synligt lys, samt to oversigtsteleskoper. VISTA, som observerer i infrarødt, er verdens største oversigtsteleskop, og VLT Survey Teleskopet er det største teleskop bygget til at overvåge himlen i synligt lys. ESO er en af de største partnere i ALMA, som er det største eksisterende astronomiprojekt. For tiden bygges E-ELT, et 39 m optisk og nærinfrarødt teleskop på Cerro Armazones, tæt ved Paranal. Det bliver "verdens største himmeløje".

Links

• Forskningsartiklen i Nature
• A short story about TRAPPIST-1 by Laurence Suhner
• TRAPPIST telescope website at Université de Liège
• OrCA Lab at Université de Liège
• SPECULOOS Project at Université de Liège
• TRAPPIST-1 weblink
• NASA Spitzer pressemeddelelsen
• Fotos af VLT

Kontakter

Michaël Gillon
University of Liege
Liege, Belgium
Tel: +32 43 669 743
Mobil: +32 473 346 402
E-mail: michael.gillon@ulg.ac.be

Amaury Triaud
Kavli Exoplanet Fellow, University of Cambridge
Cambridge, United Kingdom
Tel: +44 1223 766 690
E-mail: aht34@cam.ac.uk

Emmanuël Jehin
University of Liège
Liège, Belgium
Tel: +32 495237298
E-mail: ejehin@ulg.ac.be

Brice-Olivier Demory
University of Bern
Bern, Switzerland
Tel: +41 31 631 51 57
Mobil: +44 78 66 476 486
E-mail: brice.demory@csh.unibe.ch

Richard Hook
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6655
Mobil: +49 151 1537 3591
E-mail: rhook@eso.org

Ole J. Knudsen (Pressekontakt Danmark)
ESOs formidlingsnetværk og Aarhus Space Centre, Aarhus Universitet
Aarhus, Danmark
Tel: +45 8715 5597
E-mail: eson-denmark@eso.org

Connect with ESO on social media

Dette er en oversættelse af ESO pressemeddelelse eso1706 lavet af ESON - et netværk af personer i ESOs medlemslande, der er kontaktpunkter for medierne i forbindelse med ESO nyheder, pressemeddelelser mm.