tisdag 20 december 2011

Rymdteleskopet Kepler har bekräftat ytterligare 5 exoplaneter varav två som liknar jorden

I kväll meddelar NASA att rymdteleskopet Kepler bekräftat ytterligare 5 exoplaneter, alla runt samma stjärna. De har fått namnen Kepler 20 b-f. Två av dessa liknar jorden i storlek. Det är första gången som planeter i jordens storlek hittas kring en solliknande stjärna. Alla 5 planeterna kretsar på ett avstånd av stjärnan som motsvarar planeten Merkurius omloppsbana runt solen. De två jordlika planeterna, Kepler 20e och Kepler 20f tros vara stenplaneter, medan de tre övriga sannolikt är gasplaneter. Planeterna är i ordning räknat från stjärnan;  Kepler 20b, 20e, 20c, 20f, 20d. Stjärnan är en G-stjärna liksom vår sol, men något mindre och svalare.

Planeten Kepler 20f är något större än jorden. Den kretsar runt sin stjärna på bara 20 dagar. Yttemperaturen uppgår sannolikt till lite drygt 400 grader så något liv lär det inte finnas där. Den andra jordlika planeten, Kepler 20e är ännu varmare, ca 750 grader. Planeten visar alltid samma sida mot stjärnan och tycks sakna atmosfär. Det innebär sannolikt att det är stora temperaturskillnader på "framsida" och "baksida" på denna planet. Forskarna tror att den kan vara geologiskt aktiv.


An artist's concept of Kepler-20f
Illustration av Kepler 20f, den mest jordlika planeten hittills storleksmässigt (Bildkälla: NASA)

En intressant faktor i detta Keplerfynd är att lite större gasplaneter och lite mindre stenplaneter kommer om vartannat i ordningsföljd. I vårt solsystem har vi stenplaneterna innerst och gas- och isplaneterna ytterst. Detta visar att ett solsystem kan utvecklas på ett flertal olika sätt.

"Upptäckten innebär att vi för första gången funnit jordliknande planeter runt andra stjärnor än vår sol och att vi har förmågan att hitta dem" säger Francois Fressin från Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (Cambridge, Mass.), som beskriver fyndet i tidskriften Nature.

This chart compares the first Earth-size planets found around a sun-like star to planets in our own solar system, Earth and Venus.

En storleksjämförelse (Bildkälla: NASA)

I och med detta fynd har Keplerteamet nu inalles 33 bekräftade exoplaneter. I mitt förra inlägg beskrev jag Keplerteleskopet mer ingående. Läs det för ytterligare information om detta spännande projekt. Mer fakta om det här senaste fyndet kommer också så småningom.

Läs mer på: http://kepler.nasa.gov/news/nasakeplernews/index.cfm?FuseAction=ShowNews&NewsID=172

Keplerteleskopets första 1.000 dagar i rymden - utforskning, metoder och fynd

Jag har fördjupat mig lite i Keplerteleskopet och i frågor kring exoplaneter i stort. Här kommer därför ett lite längre inlägg som beskriver detta spännande uppdrag. Enligt nyhetsrapporteringen ska det komma en information från Keplerprojektet senare idag. Om så är fallet återkommer jag med ett inlägg om det också (och möjligen en revidering av nedanstående fakta!). I bloggen finns inom kort en särskild flik som ska heta "Exoplaneter" där dels nedanstående fakta finns, dels mer allmänna fakta om utforskningen av exoplaneter.

Rymdteleskopet Kepler har nu varit uppe i sin omloppsbana runt jorden i mer än 1.000 dagar. Under denna tid har en rad upptäckter gjorts som närmast inneburit en revolution inom exoplanetutforskningen. Jag ska här beskriva lite mer utförligt vad Kepler-teleskopet gör, hur den gör det och vilka fynd den har gjort.

Keplerteleskopet är riktat så att det studerar Cygnus-Lyra-regionen av stjärnhimlen. Till dags dato har Keplerteamet visserligen "bara" hittat 33 planeter som kunnat bekräftas (av totalt 714 exoplaneter, se exoplanet.eu), men publicerat förteckningar på hela 2.326 exoplanetkandidater där fortsatta studier behövs för att bekräfta om det rör sig om exoplaneter eller något annat. De exoplaneter man hittills hittat kan grupperas i tre större grupper; gasjättar, heta superjordar med korta omloppstider nära sina stjärnor samt isjättar. Det man framförallt söker efter är jordliknande planeter på lagom avstånd från sina respektive stjärnor, dvs inom den s.k beboeliga zonen. Den 5 december 2011 meddelade Keplerteamet att man hittat en sådan planet, Kepler 22b, som även om den är betydligt större än jorden, kan ha jordliknande förhållanden. Ikväll (20 december 2011) kom uppgifter om att två planeter som storleksmässigt liknar jorden hittats runt samma stjärna, Kepler 20e och 20f.

Kepler Field of View Star Chart
Cygnus-Lyra-regionen som Kepler studerar (Bildkälla: NASA)

Keplerteleskopets uppdrag
Uppdraget för Kepler kan sammanfattas enligt följande:
  • Bedöm antalet jordliknande planeter eller planeter som är större än jorden och hur många av dessa som finns i eller i närheten av den beboeliga zonen. Kepler studerar ett område i Vintergatan som kan tänkas ha ungefär samma förutsättningar för planetbildning som vårt solsystem. Inom detta område observeras olika typer av stjärnor.
  • Bedöm hur fördelningen mellan planeter ser ut utifrån planetstorlek, omloppsbanors utseende m.m.
  • Uppskatta hur många planeter som finns kring binära och multipla stjärnor.
  • Bedöm variation vad gäller storleken på omloppsbanor samt planeternas reflektivitet, storlek, massa och densitet.
  • Identifiera ytterligare planeter med hjälp av andra metoder i de system där man observerat någon planet.
  • Bedöm egenskaper hos de stjärnor där planetsystem finns.

De fynd som Keplerteleskopet gör startar ofta en mängd aktiviteter på observatorier på jorden, t.ex på Keck-observatoriet, vars 10-metersteleskop riktats in mot särskilt intressanta objekt i syfte att bekräfta fynden.

Beboeliga zonen
Beboelig zon, eller Guldlocks-zon som den ibland kallas, är en region i rymden där förhållandena är fördelaktiga för att upprätthålla liv (Definition enligt Wikipedia, som för övrigt har en mycket bra artikel om ämnet, läs här). Man brukar säga att detta är ett sfäriskt område runt en stjärna där yttemperaturen på en planet gör det möjligt för vatten att existera i flytande form. Utöver det finns andra viktiga förutsättningar som måste vara uppfyllda för att en planet ska vara beboelig. En sådan är stjärnsystemets plats i galaxen. Det ska helst vara ett lugnt och fridfullt område utan några supernovaexplosioner eller annat som på ett slag kan utplåna allt liv (Effekterna av en supernova sträcker sig åtskilliga ljusår bort).

Atmosfärens storlek och sammansättning påverkar i högsta grad förutsättningarna för liv (se bara på ogästvänliga Venus!). Det har också framförts teorier om att en stenplanet behöver vara utsatt för tektonik, dvs att jordskorpan består av plattor som rör sig i förhållande till varandra, för att vatten bättre ska kunna bibehållas på planeten. En viktig fråga är väl också: Beboelig för vad? Handlar det om små mikroorganismer eller om mer avancerade livsformer?
File:Kepler-22b System Diagram.jpg
Exempel på beboeliga zoner (Bildkälla: NASA)

I december 2011 gjorde Keplerteamet en omdefinition avseende den beboeliga zonen, vilket flyttade zonen längre ut från en stjärna och minskade därmed denna zon högst markant. Framöver kan det tänkas att ytterligare omdefinitioner kan komma att ske. En av de faktorer som diskuterats alltsedan rymdsonden Cassinis minisond Huygens dök ner genom Saturnusmånen Titans tjocka atmosfär är om annat än vatten kan föda liv. Titans flytande metan och etan kan eventuellt ge förutsättningar för enkla livsformer. Om så är fallet måste en större omdefinition av ”Beboelig zon” göras. Detsamma gäller om spår av liv kan hittas på t.ex Jupitermånen Europa eller på Saturnusmånen Enceladus. Båda tros ha flytande vatten, men kretsar långt utanför solsystemets beboeliga zon. Det som eventuellt kan ge förutsättningar för liv är effekterna av Jupiters och Saturnus omfattande gravitationella tidvattenkrafter.

Keplers metod för att hitta exoplaneter
Den metod som Keplerteleskopet använder sig av kallas transitmetoden. Det innebär 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.
File:Planetary transit.svg
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. 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.

Keplerteamets besked så här långt att man funnit 2.326 planetkandidater visar på att så är fallet. Faktum är att teleskopet studerar mer än 150.000 stjärnor! En planet som är en jordkopia och som kretsar runt en stjärna som är en solkopia gör ett varv runt stjärnan en gång per år. Det krävs alltså mer än två år för att studera tre transits, vilket enligt Keplerteamet bekräftar att det rör sig om en exoplanet. Så varje förlängning av Keplerteleskopets uppdrag ökar sannolikheten för att fler jordliknande planeter kan bekräftas. En jordliknande planet med två års omloppstid kräver ju mer än 4 års observationer.

Keplerteamets förväntningar är att med omloppstider runt respektive stjärna på ca 1 år hitta 50 planeter som är av max jordens storlek samt ytterligare 185 planeter som är upp till 1,3 gånger jordens storlek. En målsättning är också att 12% av funna exoplaneter finns i system med mer än en planet. En mycket stor mängd planeter förväntas dessutom hittas där omloppstiden är kortare än ett år. Dessutom förväntas ett par hundra gasjättar hittas.

Det finns också andra metoder för att leta efter exoplaneter. De beskrivs inom kort under fliken "Exoplaneter".

Fakta om teleskopet
Keplerteleskopet har en primärspegel som är 1,4 meter i diameter och med 0,95 meters bländare. Den observerar 105 kvadratgrader, vilket motsvarar den yta en hand har med armen utsträckt. Arean är betydligt större än för andra motsvarande teleskop eftersom Kepler behöver observera ett stort antal stjärnor. Teleskopet har en precision som gör det möjligt att mäta de små variationer i ljusstyrka som en transit innebär. Hänsyn har då också tagits till stjärnors ”normala” variation i ljusstyrka. Även vår sols ljusstyrka varierar något över dess 11-åriga solfläckscykel. Keplers kamera har en upplösning på 95 megapixlar fördelat på 42 CCD:er.

Kepler Spacecraft and Photometer
(Bildkälla: NASA)

Keplerteleskopets viktigaste fynd så här långt
I februari 2011 rapporterade Kepler-teamet att man funnit 1.235 exoplanetkandidater. I början av december 2011 utökades denna skara med ytterligare drygt 1.000 och uppgår nu totalt till 2.326. Av dessa planeter är 207 ungefär av jordens storlek, 680 är s.k superjordar (lite större än jorden alltså), 1.181 har en storlek som Neptunus, 203 är Jupiterstora och 55 är större än Jupiter. 48 av dessa planetkandidater finns inom den beboeliga zonen.
Några av de viktigaste fynden som Kepler gjort:
  • Kepler 20e, 20f - två planeter som storleksmässigt är väldigt lika jorden. Det är första gången sådana hittas.
  • Kepler 22b – en s.k superjord som kretsar runt en solliknande stjärna och inom den beboeliga zonen. Planeten, med en diameter som är 2,4 gånger jordens, är den minsta man hittills hittat i den beboeliga zonen kring en solliknande stjärna.
  • Kepler 16b – den första planet man funnit som kretsar runt en stjärna i ett dubbelstjärnesystem. Planeten har alltså två solar. Planeten är inte inom den beboeliga zonen.
  • Kepler 18b, 18c och 18d – tre planeter, en superjord och två Neptunusstora planeter, som kretsar runt en solliknande stjärna. Planeterna kretsar dock väldigt nära sin stjärna och är inte inom den beboeliga zonen.
  • Kepler 11-systemet, bestående av planetsystem med sex planeter. 
  • Kepler 10b – Keplers första stenplanetfynd. Planeten är 1,4 gånger större än jorden och den minsta planet som Kepler hittat utanför vårt solsystem.

måndag 19 december 2011

Gruvdrift på en asteroid, kan det vara något?

Månar och asteroider innehåller en hel del värdefulla metaller. Under senare år har förslag lagts fram på att börja planera för gruvdrift på någon lämplig himlakropp. Varför då inte ta en asteroid som råkar fara förbi, landsätta en bemannad eller obemannad rymdsond och sätta igång. En någotsånär stor asteroid, med en diameter på några kilometer, kan ha metalltillgångar värda miljardbelopp. PopularScience hade häromdagen en kul artikel om detta. Tidskriften undrade helt enkelt hur man ska gå tillväga för att hämta hem dessa tillgångar. Problemet är att försöka bryta metall på en snabbt roterande himlakropp utan någon gravitation att tala om. Det gäller att "Asteronauten" spänner fast sig ordentligt och inte har anlag för yrsel när arbetet ska utföras. Annars riskerar hon eller han att fara ut i rymden och bli en mänsklig satellit. Det blir inte så mycket lättare med en obemannad rymdsond. Kostnadseffektiviteten i ett sådant projekt kan nog ifrågasättas!


File:951 Gaspra.jpg
Gruvdrift här kanske? Stenklumpen är asteroiden 951 Gaspra som rymdsonden Galileo flög förbi 1991 (Bildkälla: NASA)

NASA har dock planer att kanske redan år 2025 landsätta astronauter på en asteroid. I början av året var det en nyhet i media att Obama-administrationen hade satt upp detta mål (se bl a Aftonbladet och UniverseToday). Ett av problemen var just hur man skulle hantera det här med den låga gravitationen. Det ska bli spännande att se hur det blir med detta. En risk är väl att det, när naturtillgångarna börjar tryta på jorden, blir en kamp mellan olika rymdnationer om naturtillgångarna i solsystemet. Redan nu har det hörts lite sådana tongångar från amerikanskt håll där man är rädda för kinesiska satsningar på t.ex månfärder. Eller som Space.com uttrycker det "Is mining rare minerals on the moon vital to national security?"

Läs mer på: http://www.popsci.com/science/article/2011-11/how-mine-asteroid

Saturnusmånarna är inte stora jämfört med sin moderplanet

I bilden nedan finns två till synes pyttesmå månar som kretsar runt Saturnus. Den ena, Enceladus (diameter 504 kilometer), syns hyfsat tydligt, men till vänster om den och en bit under Saturnusringarna finns en knappt synlig svart prick. Det är Epimetheus (diameter 113 kilometer). Den är svår att se på bilden nedan, men klicka på denna länk så syns den lite tydligare. Trots att de två månarna inte är helt obetydliga i storlek, så försvinner de nästan i jämförelse med Saturnus. Denna planet har en diameter vid ekvatorn på lite drygt 120.000 kilometer.

Bilden togs den 4 november på ett avstånd av 1,2 miljoner kilometer från Saturnus och 1 miljon kilometer från de två månarna. Ringarna kastar sin skugga över planeten.


(Bildkälla: NASA)

Läs mer på: http://saturn.jpl.nasa.gov/photos/imagedetails/index.cfm?imageId=4439

söndag 18 december 2011

NASA kanske klarar sig trots allt från ytterligare besparingar

Jag skrev igår om att det amerikanska representanthuset föreslagit ett extra sparbeting för olika myndigheter, bl a NASA, för att finansiera katastrofhjälp. Den amerikanska senaten röstade dock emot förslaget, så NASA:s budget är tillsvidare kvar på 17,8 miljarder dollar.

Som ekonom blir man lätt förskräckt över den amerikanska budgetprocessen och bristen på långsiktighet. Hur ska en myndighet kunna planera sin verksamhet när de ekonomiska ramarna för denna verksamhet är i gungning ett par veckor innan budgetåret börjar?

Den amerikanska budgetkrisen (för det handlar snarare om en budgetkris och inte en ekonomisk kris) lär bli en lång följetång under 2012. I februari läggs Obama-administrationens budgetförslag för 2013 och den lär bli föremål för än större diskussioner än de som vi skådat under detta året. Ett år med presidentval lär väl enbart innebära ytterligare budgetunderskott i den amerikanska ekonomin. Ansvarstagande och långsiktighet tycks inte vara prioriterat i amerikansk politik. 2012 blir nog ett besvärligt år för NASA.

Läs mer på: http://www.planetary.org/blog/article/00003307/

Rymdsonden DEEP IMPACT mot nya äventyr!

Jag skrev för några veckor sedan om rymdsonden DEEP IMPACT (se här) och det test som NASA genomförde. Igår skrev SpaceflightNow om att sonden nu eventuellt är på väg för att utforska en s.k Near Earth Asteroid som utgör en potentiell fara för jorden. Asteroiden heter 2002 GT och rymdsonden planeras nå fram till den år 2020 om bränslet räcker. Deep Impact har mycket lite bränsle kvar och teknikerna på NASA är lite osäkra på om rymdsonden därför kan genomföra detta utökade uppdrag (Definitivt beslut och finansiering återstår).

Den 24 november i år kördes raketmotorn i två minuter och 20 sekunder för att ändra rymdsondens hastighet och kurs. I oktober 2012 planeras också en mindre kursändring. NASA funderar också på andra alternativ för rymdsonden, bl a att studera exoplaneter, kometer elelr andra asteroider. Vi får väl se vad det kan bli.

Läs mer på: http://spaceflightnow.com/news/n1112/17deepimpact/

Rymdsonden MARS EXPRESS har genomfört detaljerad undersökning av Mars nordpol

Rymdsonden MARS EXPRESS har ett instrument som mäter sammansättningen i olika ytlager på planeten Mars. Instrumentet, Mars Advanced Radar for Subsurface and Ionosphere Sounding (MARSIS), använder sig av ungefär samma teknik som de instrument som letar efter olja på jorden. Radiovågor sänds mot planetytan och beroende på hur de reflekteras kan forskarna få indikationer på förhållandena under Marsytan ner till några kilometers djup. Det man bl a undersöker är om det finns is och vatten under ytan.

Rymdsonden har nu genomfört mätningar av Mars nordpol. Under perioden augusti - oktober var det en del tekniska problem med datorminnet på Mars Express som gjorde att systemet sattes i s.k safe mode. ESA:s tekniker lyckades dock lösa problemen och mätningarna kunde fortsätta. MARSIS- instrumentet fungerar bäst när polarområdet är mörkt och inte belyst av solen. Denna period inföll mellan juni och november 2011 och rymdsonden kretsade under observationsperioden 600 gånger runt planeten! Radarn fungerar också bara på låg höjd så avståndet till Marsytan var endast ca 1.000 kilometer.Med den höga farten som sonden har varade förbiflygningen av polarområdet bara mellan 3 och 7 minuter varje gång.

Data analyseras nu och det återstår att se om vi kan få lite mer definitiva bevis på förekomsten av lite större mängder vatten på Mars. Under 2012 bör väl ändå denna fråga slutgiltigt kunna få sitt svar med de samlade observationer som ESA:s Mars Express, NASA:s MRO resp MSL och de olika Marsfordonen gör.


(Bildkälla: ESA)

Stora delar av Marsytan vid polerna är istäckta och det finns en hel del bilder av detta istäcke, men vad finns under istäcket? Bilden nedan är tagen redan 2004.


(Bildkälla: ESA)


Illustration av Mars Express med MARSIS-antennen utfälld (Bildkälla: ESA)

Läs mer på: http://sci.esa.int/science-e/www/object/index.cfm?fobjectid=49771