Den jupiterlignende gasskjempeplaneten 51 Pegasi b var den første eksoplaneten som ble oppdaget rundt en annen stjerne som ligner vår egen sol. Nå har astronomer fra European Soutern Observatory for første gang brukt en ny metode som gjør det mulig å se lyset som planeten reflekterer. Metoden brukes både til å beregne banen til planeten og til å oppdage eksoplaneter rundt andre stjerner som ikke passerer direkte foran stjernen og formørker lyset. (Illustrasjon: ESO)
Den jupiterlignende gasskjempeplaneten 51 Pegasi b var den første eksoplaneten som ble oppdaget rundt en annen stjerne som ligner vår egen sol. Nå har astronomer fra European Soutern Observatory for første gang brukt en ny metode som gjør det mulig å se lyset som planeten reflekterer. Metoden brukes både til å beregne banen til planeten og til å oppdage eksoplaneter rundt andre stjerner som ikke passerer direkte foran stjernen og formørker lyset. (Illustrasjon: ESO)

Ser farger fra planet i annet solsystem

Lyset til fjern gigantplanet kan fortelle om størrelsen og banen. Ny metode kan også oppdage flere planeter rundt andre stjerner.

Publisert

For første gang har astronomer gjort målinger direkte på lyset fra en planet i et annet solsystem. Tidligere har astronomene bare sett slike eksoplaneter indirekte, når de glir inn foran stjernen sin og skygger for litt av lyset.

Bare noen få eksoplaneter har en bane som lager slike formørkelser. Denne nye metoden kan brukes på mange flere eksoplaneter.

­– Denne observasjonen demonstrerer at slike målinger er mulige, sier Andreas O. Jaunsen. Han er astronom tilknyttet European Southern Observatory (ESO), der observasjonene er gjort.

Nabostjerne

Eksoplaneten som nå er målt, kalles 51 Pegasi b. Det er fordi den går i bane rundt stjernen 51 Pegasi, i stjernebildet Pegasus.

Planeten er ganske nær oss, omtrent 51 lysår. Til sammenligning er vår egen melkevei rundt 100 000 lysår i diameter.

51 Pegasi b var den aller første planeten som ble funnet rundt en annen stjerne lik vår egen sol, for rundt 20 år siden. Nå lager den altså astronomisk historie på nytt.

Fargespekter i ørkenen

Målingene er gjort med et følsomt instrument som bryter opp fargene, en spektrograf på ESO-observatoriet La Silla i Chiles ørken Atacama. Instrumentet heter High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher, forkortet Harps.

Harps består blant annet av en spektrograf. Den bryter opp fargene i lyset fra planeten, omtrent som en regnbue i et glassprisme.

Harps har tidligere oppdaget mange eksoplaneter, men denne metoden for å finne ut mer om eksoplanetene er ny.  

Harps er et svært nøyaktig spektrometer som kan se fine nyanser i fargesammensetningen til lyset fra fjerne stjerner. Harps er koblet til ESOs speilteleskop med diameter 3,6 meter på La Silla i Atacamaørkenen i Chile. (Foto: ESO, Creative Commons Attribution 3.0 Unported licence)
Harps er et svært nøyaktig spektrometer som kan se fine nyanser i fargesammensetningen til lyset fra fjerne stjerner. Harps er koblet til ESOs speilteleskop med diameter 3,6 meter på La Silla i Atacamaørkenen i Chile. (Foto: ESO, Creative Commons Attribution 3.0 Unported licence)

Vanskelig måling

Planeten 51 Pegasi b lyser ikke selv. Det er stjernen som skinner på planeten. Nå har altså Harps sett sporet av det reflekterte lyset fra planeten direkte, for første gang.

Dette er ekstremt vanskelig. Planeten lyser rundt ti tusen ganger svakere enn stjernen, og den ligger tett inntil, sett fra jorda.

Trekker fra stjernelyset

– Astronomene på La Silla har tatt 90 fargespektre av moderstjernen 51 Pegasi i løpet av sju netter. Det svake lyset fra planeten er skjult i det mye kraftigere stjernelyset, forklarer Jaunsen.

– Så har astronomene laget en teoretisk modell av fargesammensetningen; spekteret til stjernen. Med kraftige datamaskiner har de så trukket fra lyskurven som denne datamodellen beskriver, fortsetter han.

Det de da sitter igjen med, er lyset fra planeten, i tillegg til en god dose støy. Spesielle datametoder er brukt for å forsterke det svake signalet fra planeten.

Ser bevegelsen til planeten

Så bruker astronomene fargespekteret fra planeten til å bestemme hvordan den beveger seg. Når planeten går rundt stjernen 51 Pegasi, beveger den seg noen ganger sidelengs, sett fra jorda. Andre ganger er den på et slikt sted i banen at den beveger seg rett mot jorda eller vekk fra jorda.

Disse bevegelsene vekk fra jorda eller mot jorda kan astronomene utnytte. Da vil nemlig fargene i spekteret forskyve seg litt mot rødt eller blått. Dette kalles Doppler-effekten.

Signalet er altfor svakt til å se fargene i hver enkelt observasjon. Astronomene må summere dem. Det de da ser, er hvordan den røde og blå forskyvningen gjør spekteret litt bredere. Jo bredere det er, desto større er farten som eksoplaneten 51 Pegasi b har i banen rundt stjernen.

– Ut fra disse små endringene kan astronomene bestemme hvordan planeten har beveget seg. De kan finne banen til planeten og hvor stor masse den har, sier Jaunsen.

Harps-spektrografen er brukt til å måle lyset fra 51 Pegasi, 51 lysår fra jorda. Den nøyaktige målingen av fargespekteret til stjernen har gjort det mulig å fjerne stjernelyset, slik at bare det reflekterte lyset fra planeten 51 Pegasi b er igjen. Slik har astronomene for første gang kunnet studere det reflekterte lyset fra planeten direkte. (Foto: ESO, Creative Commons Attribution 3.0 Unported licence)
Harps-spektrografen er brukt til å måle lyset fra 51 Pegasi, 51 lysår fra jorda. Den nøyaktige målingen av fargespekteret til stjernen har gjort det mulig å fjerne stjernelyset, slik at bare det reflekterte lyset fra planeten 51 Pegasi b er igjen. Slik har astronomene for første gang kunnet studere det reflekterte lyset fra planeten direkte. (Foto: ESO, Creative Commons Attribution 3.0 Unported licence)

Lettere, større, lysere

Massen til 51 Pegasi b er omtrent halvparten av den største gasskjempen i vårt eget solsystem, Jupiter.

Den ser også ut til å være omtrent dobbelt så stor som Jupiter. Med halve massen og dobbelt størrelse betyr det lavere tetthet.

Astronomene kan også se at eksoplaneten 51 Pegasi b reflekterer mye lys fra den tette atmosfæren.

Kan ikke se liv

Dessverre er ikke fargene i lyset fra planeten tydelige nok til at astronomene kan se hva slags stoffer det er i atmosfæren ut fra spekteret.

Hadde de kunnet det, ville astronomene for eksempel kunnet se om atmosfæren har oksygen. Oksygen er et ganske sikkert tegn på liv.

Større instrumenter

Om noen år vil imidlertid Harps bli erstattet av enda mer følsomme instrumenter på andre teleskoper i Chiles Atacama-ørken.

– I første omgang vil Very Large Telescope på Paranalfjellet få et slikt instrument. Rundt 2025 vil det enda større European Extremely Large Telescope stå ferdig på en fjelltopp i nærheten, sier Jaunsen.

Dette teleskopet vil ha verdens største hulspeil, med en diameter på rundt 40 meter. Hulspeilet vil samle mer lys enn noensinne fra fjerne stjerner ­– og planeter.

– Da vil de kunne få bedre data for planeter som 51 Pegasi b, og dessuten kunne oppdage enda mindre kloder, sier Jaunsen.

Lenke og referanse:

Nyhetsmelding fra ESO

J. H. C. Martins mfl: Evidence for a spectroscopic direct detection of reflected light from 51 Peg b, Astronomy&Astrophysics, 3. april 2015