En mängd nya intressanta forskningsrön om exoplaneter

På den amerikanska planetkonferensen i Reno har en hel del intressanta nyheter om exoplaneter presenterats. Jag har skrivit under veckan som gått skrivit några artiklar om de mer spektakulära fynden. Jag skrev också ett inlägg här i bloggen förra veckan från den europeiska planetkonferensen. Läs dessa artiklar, och senaste nytt i största allmänhet, under rubriken Exoplaneter HÄR. Det är just nu en snabb kunskapsutveckling kring exoplaneter. En stor mängd, i mitt tycke, intressanta nyheter presenterades i Reno. Jag har studerat alla abstract och försökt hitta ytterligare information på nätet från konferensen. Det är inte helt enkelt att utläsa allt ur dessa korta textstycken, men jag hoppas att jag förstått det hela någotsånär rätt.

• Det finns planetsystem som är extremt kompakta. Det mest extrema exemplet på det är KOI-500 som har hela fem planeter i omloppsbanor betydligt närmare stjärnan än avståndet mellan Merkurius och solen. Om man tänker sig vårt solsystem och packar in fem planeter som alla kretsar ett varv runt solen på bara några dagar så får man KOI-500-systemet. Årets längd (dvs omloppstiden runt stjärnan) är för de fem planeterna ca 1, 3, 5, 7 resp. 9 dagar! Trots det är samtliga planeter något större än jorden. De har en diameter på mellan 1,3 och 2,6 gånger jordens. Stjärnan de kretsar kring är ganska lik solen i storlek. Om man hade kunnat stå på en av KOI-500-planeterna (vilket man förstås inte kan) så hade man kunnat skåda fantastiska planetpassager stup i kvarten! KOI-500-systemet är ca 1.100 ljusår bort. Forskarna tror att planeterna ursprungligen har bildats längre ut i stjärnsystemet och sedan successivt migrerat inåt och närmare stjärnan. Det man kan fundera på är varför jorden inte drabbats av detta öde. Kan Jupiter, och kanske också de övriga stora planeterna i solsystemet, månne ha en stabiliserande roll i vårt solsystem?

Illustration av ett multiplanetsystem (Bildkälla: NASA)

• Ett flertal föredrag på konferensen handlar just om planeters förflyttningar inåt eller utåt i ett planetsystem. Om en planet tappar massa, t.ex genom att den kretsar alltför nära sin stjärna, eller börjar migrera inåt eller utåt i planetsystemet påverkar det hela planetsystemets dynamik. Även andra planeter kan då börja röra på sig. Planeter som kretsar nära sina stjärnor förlorar lätt sin atmosfär av den solvind som de utsätts för. De tenderar också att successivt tappa massa. Överhuvudtaget är gravitationskrafternas påverkan mellan stjärna, planeter och månar komplicerad. Planeters och månars sammansättning påverkar i hög grad hur de påverkas av andra himlakroppar. De magnetfält som kan uppstå och de tidvatteneffekter som planeter och månar utsätter andra himlakroppar för påverkar hela planetsystemets stabilitet. Planetsystem är känsliga saker. För att liv ska kunna bestå på en planet krävs stabila förhållanden under en längre period. Det kan tänkas vara så att det är ytterligt få system som är så stabila som vårt solsystem.

• Planeter kring bruna dvärgar skapas oftast mycket nära stjärnan. Om flera planeter finns kring sådana stjärnor påverkar de lätt varandra och riskerar att destabilisera hela systemet. Det kan sluta med att planeter kraschar in i stjärnan.

• Studier av data från Keplerteleskopet visar att de flesta planetsystem är platta som pannkakor. Planeterna kretsar i regel i samma plan runt en stjärna. Variationen i inklination (omloppsbanans lutning) är mycket liten. De liknar därmed solsystemet, där alla planeter, förutom Merkurius, ligger i princip i samma plan.

Platt diskformat gasmoln ur vilka planeter bildas (Bildkälla: NASA)

• Studier av planetsystem kring dubbelstjärnor visar att "den andra" stjärnan inte påverkar den beboeliga zonen kring "den första" stjärnan särskilt mycket om stjärnorna är av samma typ och storlek. Om storlek och spektralklass är olika och om dessutom stjärnorna ligger nära varandra kan påverkan vara så stor att den beboeliga zonen kraftigt minskar i storlek.

• Ett flertal studier pågår kring jordliknande planeters atmosfärer och vad som gör att de är stabila under en längre period. Det handlar bl a om att planeterna lyckas binda växthusgaser och förhindra att vatten förångas så att en accelererande växthuseffekt uppstår som innebär att planeten blir allt hetare (typ Venus). Även motsatsen kan inträffa, dvs att den blir en "snöbollsplanet" och sakta kyls ner så att eventuellt vatten fryser till is över stora delar av planetytan. Det kan ha hänt minst ett par gånger i jordens historia. Det tycks vara en rad faktorer som påverkar en planets klimat, såsom skillnaden mellan pol- och ekvatortemperaturen, luftfuktighetens variation och luftcirkulation, vattencirkulation m.m. Även planetens rotationshastighet, massa, spridning av värme från stjärnan m.m har betydelse. Det är inte lätt att få idealiska förhållanden för liv på en planet! 

• Under de drygt 3,5 åren som Keplerteleskopet varit i rymden har den genomfört över 8,5 miljoner ljusmätningar på ca 200.000 stjärnor. Instrumenten på Kepler är oerhört känsliga och kan identifiera ytterligt små variationer i det ljus som stjärnan sänder ut, ända ner till 84 miljondelar! Förutom exoplaneter upptäcker Kepler dubbelstjärnesystem som man tidigare inte kände till. Alla dessa observationer har skapat mycket arbete för forskare runt om i världen. Om Keplerteleskopet får förlängt uppdrag i ytterligare fyra år finns stora möjligheter att upptäcka en rad mindre planeter med lite vidare omloppsbanor i hela den beboeliga zonen kring stjärnor.

(Bildkälla: NASA)

• Nya metoder att upptäcka exoplaneter utvecklas. En sådan metod är "transit timing variation" som kan bidra till att upptäcka exoplaneter som inte passerar solskivan (transit). Om en av planeterna i t.ex ett treplanetsystem passerar solskivan och dessutom är i "resonans" med de två andra planeterna kan man identifiera dessa två med metoden genom de små variationer som uppkommer i timingen vid passagen. Med resonans menas att flera himlakroppar kretsar kring en stjärna eller en planet i någon slags takt. Ett exempel på resonans i vårt solsystem är Jupiters månar Ganymedes, Europa och Io som har ett 1:2:4-förhållande till varandra vad gäller omloppstid runt Jupiter. Den här typen av resonanser kan i vissa fall också dölja existensen av mindre planeter i systemet.

• Av de ca 1.800 planetsystemskandidater som Keplerteleskopet upptäckt har 20% två planetkandidater eller mer. Det är visserligen inte bekräftat ännu att alla dessa fynd rör sig om planeter, men det sannolika är att det stora flertalet visar sig vara det när ytterligare utforskning har skett. Sannolikt är siffran högre än 20% eftersom vi ännu inte upptäckt så värst mycket små planeter. Det här visar att det är vanligt med multiplanetsystem.

Det är som sagt en snabb utveckling inom exoplanetområdet. Fler nyheter ser ut att vara på ingång, så inom kort kommer ytterligare inlägg här i bloggen.