Venuspassagen och hur man hittar planeter kring andra stjärnor

Venuspassagen i morse var en fantastisk upplevelse! Jag har i ett par inlägg tidigare idag lagt ut lite bilder och en film från händelsen. En aspekt av Venuspassagen, som kanske inte är så känd bland allmänheten, är att den typen av passager är vanliga också i andra solsystem än vårt. De är så vanliga att man med hjälp av rymdteleskop och jordbaserade teleskop hittat mängder med planeter (eller exoplaneter som de kallas) åtskilliga ljusår ifrån vårt solsystem. När planeterna, likt Venus, passerar framför solskivan på sin stjärna kan de med hjälp av känsliga instrument upptäckas. Det mest kända exoplanetteleskopet, Kepler, har till dags dato hittat 61 exoplaneter och dessutom identifierat ytterligare 2.321 styck s.k exoplanetkandidater, dvs objekt som med stor sannolikhet är planeter. Fortsatt utforskning av dessa kandidater pågår från ett flertal ställen på jorden. Mer om det nedan.

Hur går det då till att upptäcka exoplaneter vid sådana passager? Det sker med hjälp av den s.k transitmetoden. Jag har beskrivit exoplaneter och metoder för att upptäcka dessa mer detaljerat i en särskild flik här i bloggen (se här), men här kommer en kort sammanfattning av transitmetoden.

Transitmetoden
Transitmetoden innebär som sagt att teleskopet letar efter planeter som passerar över ”solskivan” och som därmed skapar en mycket liten, men mätbar, skillnad i stjärnans skenbara ljusstyrka. För en jordliknande planet kan det handla om en reduktion avseende ljusstyrka på kanske 1/10000-del. Denna reduktion måste också periodiskt återupprepas för att det ska kunna avgöras att det rör sig om en planet. Det innebär att ett flertal mätningar måste göras. Det är också detta som gör att Keplerteleskopet hittills främst kunnat bekräfta sådana exoplaneter som har relativt kort omloppstid runt en stjärna och därmed passerat ett antal gånger över solskivan. Metoden ger kunskaper om en exoplanets storlek (diameter), men inte direkta kunskaper om dess massa. Viss kunskap erhålls också om planetens atmosfär (om den har någon sådan) vad gäller ämnessammansättning i och med att stjärnljuset passerar atmosfären. Utifrån dessa data kan vissa slutsatser dras om yttemperatur m.m.


Hur transitmetoden fungerar (Bildkälla: Wikipedia)

Vad är då sannolikheten för att hitta planeter med denna metod? Att hitta planeter som kretsar nära stjärnan är betydligt lättare än att hitta planeter som kretsar på längre avstånd från stjärnan. Det som krävs är att en planet i sin omloppsbana ”råkar” passera över solskivan så att Kepler kan se detta utifrån sin synvinkel. Just idag råkade Venus passera över solskivan. Nästa gång sker detta år 2117. På samma sätt är det med planeter kring andra stjärnor. Det är helt enkelt inte så ofta man ser sådana passager.

Keplerteleskopet, planeten och stjärnan måste ligga i linje för att möjliggöra en observation. Sannolikheten för detta kan beräknas med formeln stjärnans diameter/omloppsbanans diameter. För en planet av jordens storlek och med jordens omloppsbana runt en stjärna av solens storlek är chansen för en transit endast ca 0,5% (1,4 miljoner kilometer/300 miljoner kilometer). För en gasjätte på kort avstånd från sin stjärna och med en omloppstid på några få dygn ökar chansen markant att finna den med hjälp av transitmetoden. I och med att sannolikheten att hitta jordliknande planeter inom den beboeliga zonen är så liten måste Keplerteleskopet studera ett mycket stort antal stjärnor och på så sätt försöka hitta fler planeter.

CoRoT och Hubble
Även andra rymdteleskop används för att hitta exoplaneter. Det europeiska CoRoT-projektet studerar också exoplaneter med hjälp av ett rymdteleskop. Jag skrev om teleskopet i ett inlägg i december 2011 (se här). Detta rymdteleksop är ganska litet, bara 27 cm i diameter, men har ändå lyckats hitta många planeter. Det finns en websida som mer i detalj beskriver fynden (se här).



Illustration av CoRoT-teleskopet

Det mest kända rymdteleskopet, Hubble, som främst studerar annat än exoplaneter, ägnar ibland lite tid även åt exoplanetstudier. I samband med Venuspassagen användes teleskopet till att studera passagen med hjälp av månen, som fungerade som en spegel (Läs mer här).

Spionsatelliter blir rymdteleskop!
NASA har i veckan fått en donation från amerikanska försvaret. Det rör sig om två spionsatelliter som tydligen inte använts för sitt ursprungliga ändamål, utan nu istället kan ägna sig åt vettigare saker, dvs studera exoplaneter. Det kan man kalla goda nyheter! Det mest anmärkningsvärda är att de två satelliterna har speglar som motsvarar Hubbleteleskopets! Just nu verkar NASA sakna pengar för att ta i drift teleskopen, men det vore ju närmast en skandal att inte se till att göra det (läs mer här).

Planethunters
Som amatör kan man hjälpa till i jakten på exoplaneter. Via planethunters.org kan man studera alla de ljuskurvor som Keplerteleskopet har offentliggjort och kan då bidra till att man upptäcker ytterligare exoplaneter. Man kan säga att allmänheten hjälper forskarna att tyda den enorma mängd data som Keplerteleskopet samlat in. Det finns inte en chans för forskarna att titta på allt. Datorer kan förstås användas för att analysera data, men inget slår trots allt det mänskliga ögat, och många ögon som tittar på samma sak är förstås ännu bättre. I dagsläget har man identifierat 36 planetkandidater. Om du är intresserad, kolla in Planethunters websida här.






Några nya upptäckter senaste veckan
Lustigt nog dök det upp fyra nya exoplanetfynd igår. Dom har upptäckts med hjälp av transitmetoden och bygger just på fördjupade studier av Keplerdata. De fyra planeterna är alla av Jupiterstorlek och kretsar mycket nära sina respektive stjärnor. Dom heter KOI-200b, KOI-202b, KOI-206b och KOI-680b. Bokstaven b i namnen anger att det är den första upptäckta exoplaneten kring en viss stjärna. Med dessa fynd är man nu uppe i 775 upptäckta exoplaneter (se exoplanet.eu för mer detaljer).