ESA väljer att satsa på Cheops för att söka efter exoplaneter

Den europeiska rymdmyndigheten ESA har gjort sitt val av rymdsondsprojekt inom ramen för programmet Small Science. Det blir Cheops (som jag hoppades på). Cheops står för CHaracterising ExOPlanets Satellite. Den ska som namnet antyder söka efter exoplaneter och särskilt kring stjärnor där man redan observerat någon exoplanet. Svenska forskare deltar i projektet. Uppskjutning är planerad till 2017.

Lysande val minst sagt! Exoplaneter är hot stuff just nu. En massa nyheter har presenterats på den amerikanska planetkonferensen i veckan som gått. Artikel om det mest intressanta kommer här i bloggen imorgon.

(Bildkälla: ESA)

Kan man åka till Alfa Centauri? Ja, åtminstone i teorin

I onsdags kom rapporten från ESO om att man upptäckt en planet kring vår närmaste stjärngranne, Alfa Centauri. Denna dubbelstjärna befinner sig 4,3 ljusår från oss, vilket ju kan tyckas vara nära. Det är dock väldigt, väldigt långt bort. Ljuset tillryggalägger 1 miljard kilometer per timme. På ett år blir det uppemot 9.500 miljarder kilometer. 4,3 ljusår är alltså ca 40.000 miljarder kilometer! Kan man då färdas denna enorma sträcka? Ja, faktiskt. Åtminstone i teorin, men svårigheterna är enorma och kanske oöverstigliga.

I ett av astrobiologins standardverk, "Life in the Universe", författad av de två forskarna Jeffrey Bennett och Seth Shostak, diskuteras interstellära resor.

Med dagens rymdteknologi skulle det ta "en evighet" att ta sig till Alfa Centauri. Den snabbaste rymdsond som lämnat jorden, New Horizons, hade en flykthastighet på 57.600 km/timme när den lämnade jorden på sin väg mot Pluto/Charon. På 70-talet ska det ha funnits en sond, Helios, som tillfälligt kom upp i en hastighet på 250.000 km/timme när den rundade solen. Även om man lyckades skapa en rymdsond som permanent t o m kunde färdas 4 gånger snabbare än Helios, dvs 1 miljon km/timme, skulle det ta nästan 9.5 miljoner timmar, eller lite drygt 1.000 år, att ta sig ett ljusår och således över 4.000 år för att resa till Alpha Centauri. Som exempel kan nämnas Voyager-rymdsonderna som efter 35 års färd "bara" nått utkanten av vårt solsystem och som således kommer att fortsätta ut i den interstellära rymden och där färdas i "all evighet" innan de når nästa stjärna.

Det skulle också krävas enorma mängder bränsle med nuvarande teknologi för att få upp farten och lika enorma bränslemängder för att bromsa upp farten på en rymdsond till närmaste stjärna. Det blir omöjligt att genomföra sådana resor rent praktiskt och inte minst ekonomiskt. Trots utvecklingen av flerstegsraketer kan vi endast utforska vårt eget solsystem inom en rimlig tidsperiod. Kemiska bränslen duger således inte. Ett alternativ är kärnbränsle, men det har sina säkerhetsrisker. Med mycket utvecklad kärnteknologi skulle man teoretiskt kunna nå en hastighet som uppgår till 10% av ljushastigheten. Då tar det fortfarande drygt 40 år till Alfa Centauri och en livstid (med nuvarande medellivslängd) att göra en tur-och returresa!

Bränslebehovet kan minskas med annan teknologi där man t.ex utnyttjar solenergi. Gigantiska solsegel som med hjälp av solenergi sätter fart på en rymdsond är både billigt och effektivt. Försök med enklare sådna segel pågår. Hastigheten i en rymd som nästan är vakuum kan bli riktigt hög och uppgå till ett par procent av ljushastigheten. Det är lite svårare att bromsa in en sådan farkost. För att driva upp hastigheten ytterligare i brist på solenergi när solseglet nått långt från solen kan kraftfull laserstrålning tillämpas. Det svåra är att fokusera laserstrålen på ett solsegel som befinner sig miljarder kilometer bort. Även med en extremt utvecklad teknologi tar det några tiotals år att nå närmaste stjärna. Frågan är hur människan fysiskt och mentalt klarar en sådan resa. Det bästa är kanske att försätta astronauterna i en långvarig sömn och med automatisk näringstillförsel. Även det lär skapa problem för kroppsfysiken. Alternativet är förstås att sända iväg en obemannad rymdfarkost. Den skulle kunna vara betydligt mindre och inte så energikrävande.

Solsegel (Bildkälla: NASA)

För att restiden ska bli rimlig krävs en färd nära ljushastigheten. T o m då handlar det om årslånga resor, vilket är betydligt längre än någon rymdexpedition hittills. Det internationella rymdexperimentet Mars500 tycks ha visat att det innebar en ganska rejäl mental påfrestning att vara isolerad så länge, trots vetskapen om att man inte ens var i rymden utan på jorden.

Ovan talar vi om tid som mäts i "jordtid". Tid är dock i enlighet med Einsteins relativitetsteori inget absolut mått utan relativt och beroende av hastighet och betraktarens position. I hög hastighet går tiden långsammare. Med en rymdfarkost som närmar sig ljushastigheten skulle man alltså kunna färdas mycket långt på relativt kort tid. Det hela sker dock till priset av en mycket hög energiförbrukning.

Även om kärnenergi är effektiv jämfört med andra traditionella bränslen finns ännu mer effektiv bränsle (åtminstone teoretiskt). När materia och antimateria kolliderar skapas enorma mängder energi i och med att 100% av massan omvandlas till energi. Skulle man kunna ta tillvara denna energi så skulle man "relativt enkelt" kunna nå mer än 90% av ljushastigheten med en rymdfarkost. Tillverkningskapaciteten som krävs är enorm liksom problemet att lagra energin på rymdfarkosten.

En annan avancerad teoretisk lösning är att rymdfarkosten under färd samlar upp interstellär vätgas och via en kärnreaktor omvandlar det till helium och därmed skapar energi. Med tanke på den lilla mängden gas som finns i merparten av rymden så är det tekniskt mycket svårt att genomföra detta. Det gäller också att inte få in annat "skräp" i reaktorn.

I ett krökt universum, som är i enlighet med Einsteins teorier, kan eventuellt genvägar tas mellan stjärnor. Einsteins relativitetsteori, med dess fyra dimensioner, gäller i universum, men det finns platser såsom svarta hål där rumtiden upphör att gälla. Åtminstone i fantasin skulle man kunna resa långt genom ett svart hål. Frågan är dock om och hur vi skulle överleva en sådan resa. Eftersom vi består av atomer upplöses vi sannolikt i processen. Teorin om maskhål i rymden skulle kunna ge oss möjlighet att ta genvägar till långväga destinationer. Hastigheten i en sådan resa skulle då teoretiskt kunna överskrida ljushastigheten. Enligt kvantfysiken finns dessa maskhål i miniatyrskala överallt och skapas ständigt, men problemet är hur vi skulle kunna utnyttja dem. För att skapa ett stort maskhål tycks energiåtgången överstiga energin för en supernova. Hur stabilisera ett sådant maskhål tillräckligt länge för en interstellär färd?

(Bildkälla: NASA)

Sammantaget verkar det således vara synnerligen svårt att färdas tillräckligt snabbt för att nå Alfa Centauri. Åtminstone utifrån vår nuvarande kunskap om tingens ordning. Den s.k Fermiparadoxen säger egentligen samma sak. Den formulerades redan på 1950-talet av den Italienfödde fysikern och nobelpristagaren Enrico Fermi. Paradoxen går ut på att sannolikheten för att det finns andra avancerade civilisationer är hög, liksom sannolikheten för att de kan ha utvecklat sätt att färdas snabbt mellan stjärnorna. Alltså borde univerum ha blivit koloniserat vid det här laget. Likväl talar det mesta för att vi på jorden aldrig fått besök från någon annan civilisation. Fermiparadoxen antyder möjligen att eventuella andra civilisationer i universum funnit samma svårighet att nå oss och därför inte visat upp sig för oss. Åtminstone inte vad vi vet.

Nya bevis på att månen skapats vid en krock mellan jorden och en annan himlakropp

Planetforskaren Frederic Moynier vid Washington University i S:t Louis säger att hans forskargrupp nu funnit bevis på att månen skapats vid en krock mellan jorden och en himlakropp av Mars storlek. Forskarna har studerat månmateria i form av dels de månstenar som Apolloexpeditionerna förde med sig till jorden, dels meteoriter från månen. Man har då funnit samma ämnen som på jorden, dock med en underrepresentation för flyktiga ämnen, dvs sådana som lätt förångas. Man har också studerat stenarnas kemiska sammansättning i detalj vad gäller olika ämnens isotoper, framförallt olika Zinkisotoper och då funnit intressanta skillnader mellan stenar på jorden och stenar på månen. Hur har månstenarna "tömts" på dessa lättflyktiga ämnen och fått sin ämnessammansättning? Den enda tänkbara förklaringen är enligt forskarna att ett mycket kraftigt nedslag skapat månmaterian med denna ämnessammansättning. Forskningsrönen presenteras idag i tidskriften Nature.

Teorin om att månen skapats via en gigantisk kollision mellan himlakroppar är inte ny. Den framlades redan 1975. Kollisionen ska ha skett i ett tidigt skede i solsystemets historia. Smällen skapade stor förödelse och bröt sönder den himlakropp som var under bildande. Ur resterna skapades så småningom jorden och månen. I och med denna forskningsrapport har vi kanske fått de slutgiltiga bevisen för krockteorin.

(Bildkälla: NASA)

Jupiters atmosfär utsätts för turbulens underifrån och bombardemang från ovan

Forskare som har studerat Jupiters atmosfär konstaterar att det är en mycket stor turbulens i de olika atmosfärlagren. Dels är det tumultartad aktivitet underifrån, dels bombarderas atmosfären hela tiden av små och stora meteorer. Effekten av allt detta är att Jupiters ekvatorialbälte, som består av brunaktiga band runt planeten, hela tiden ändrar form och färg. Varma fläckar, s.k hotspots, uppstår med jämna mellanrum på grund av strålning från lägre atmosfärlager. Emellanåt träffas Jupiter av relativt stora meteorer, och t o m kometer, som skapar stora ärr i planetatmosfären. Det mest kända exemplet på detta är när fragment av kometen Shoemaker-Levy 9 träffade planeten 1994. Spåren av denna krasch kunde ses i månader efteråt.

Forskare vid NASA:s Jet Propulsion Laboratory presenterade resultatet av dessa observationer på planetkonferensen i Reno, USA. Enligt forskarna ser det ut som aktiviteten i Jupiters atmosfär har intensifierats under senare år. Man är dock lite osäkra på detta. Det kan också vara så att Jupiter numera observeras mycket mer intensivt. Teleskoputrustningen blir allt bättre. Framförallt har amatörastronomer såpass bra teleskoputrustning att de i högsta grad bidrar till forskningen om Jupiter.

Förändringar i atmosfären 2009-2012 (Bildkälla: NASA)

Rymdsonden Galileo studerade förstås Jupiteratmosfären under åren 1995-2003 när den kretsade totalt 34 varv runt planeten. Galileo sände t o m en minisond ner i Jupiteratmosfären. Tyvärr råkade den hamna i en hotspot, vilket inte var en helt "normal" del av Jupiteratmosfären. Den överlevde dessutom bara en knapp timme innan tryck och hetta gjorde att den förstördes. Minisonden hann dock göra en del observationer. Vindhastigheter på över 650 kilometer per timme mättes upp. Även mycket kraftiga åskväder noterades. Om några år får vi förhoppningsvis mer fakta om Jupiteratmosfären när rymdsonden Juno når fram till planeten. Detta beräknas ske i juli 2016.

Rymdsonden New Horizons är bara 1.000 dagar från Pluto

Rymdsonden New Horizons har varit på väg i ca 7 år på sin färd mot Pluto. Nu återstår bara 1.000 dagar, eller lite knappt tre år innan den når denna dvärgplanet. Den 14 juni 2015 är det tänkt att rymdsonden ska vara framme. På ett av gårdagens seminarier på planetkonferensen i Reno, USA, lyftes frågan om vilka risker som kan finnas för New Horizons på dess färd mot Pluto. Det är inga större risker på vägen genom solsystemet utan riskerna ökar allteftersom sonden når Pluto. Det största hotet mot sonden är alla de små stenar och annan materia som kan tänkas kretsa runt Pluto. När New Horizons sändes upp i januari 2006 hade Pluto tre kända månar. 2011 resp 2012 upptäckte Hubbleteleskopet ytterligare två små månar. Det kanske finns ännu fler. Plutosystemet är därmed komplext, vilket gör det svårnavigerat.

Plutos fem månar kan dra till sig en stor mängd sten, grus m.m. I och med att rymdsonden färdas med mycket hög hastighet, ca 50.000 kilometer per timme, innebär även mycket små gruskorn stora problem om de skulle träffa sonden. Forskarna värderar nu riskerna. Om riskerna bedöms vara stora kan New Horizons inledningsvis styras längre ut från Plutosystemet. Visserligen skulle det innebära att rymdsonden inte kan observera Pluto och dess månar på så nära håll som man från början hade tänkt. Det är dock viktigare med en funktionsduglig rymdsond som kan klara av merparten av uppdraget. Hur sondens omloppsbana runt Pluto blir avgörs först 10 dagar innan sonden når Pluto. Vi får hoppas att inga olyckor sker innan dess.

Plutosystemet med Pluto och dess fem månar (Bildkälla: NASA)

Alfa Centauri, stjärnan som är närmast oss, har en planet!

Europeiska astronomer har upptäckt en planet kring vår närmaste granne i rymden, stjärnan Alfa Centauri. Med hjälp av spektrografen HARPS vid Europeiska Sydobservatoriet (ESO) i La Silla i Chile har man upptäckt en mycket liten vaggning i stjärnans rörelse som antyder att den påverkas av gravitationskraften från en planet. Rörelsen fram och tillbaka är mycket liten, endast 51 centimeter i sekunden. Att man lyckats mäta detta visar på vilken otrolig precision mätinstrumenten har.

Alfa Centauri är ett dubbelstjärnesystem där de två stjärnorna kretsar nära varandra. Det finns också en tredje stjärna i systemet, Proxima Centauri, som kretsar runt de två andra stjärnorna på lite längre avstånd. Alfa Centauri är en av stjärnhimlens ljusstarkaste stjärnor. Systemet ligger "bara" 4,3 ljusår bort.

Planeten kretsar kring Alfa Centauri B, som är en solliknande stjärna. Planeten är dessutom lik jorden vad gäller storlek, men kretsar runt stjärnan på ett avstånd av endast 6 miljoner kilometer. Det är alltför nära stjärnan för att planeten ska kunna vara beboelig.

Illustration av planeten kring Alfa Centauri B (Bildkälla: ESO/L. Calçada/N. Risinger (skysurvey.org)

Det är spännande att man lyckats upptäcka en annan planet i vårt grannskap. Finns det en planet så kan det finnas fler. Det innebär att det inte är omöjligt att det finns ett planetsystem relativt nära oss. Någon av planeterna i ett sådant system skulle kunna ha förutsättningar för att hysa liv. Detta är dock bara spekulation än så länge. Fortsatt utforskning behövs för att upptäcka ytterligare planeter. Kanske kan ett rymdteleskop, som Sverige medverkar i göra denna upptäckt. Teleskopet heter Cheops och är ett av flera tänkbara europeiska rymdprojekt. Eventuellt kan det komma besked om Cheops-projektet redan på fredag från den europeiska rymdmyndigheten ESA. Även vid ett positivt besked får vi ha lite tålamod. Uppskjutning av en sådan sond sker förmodligen först år 2017.

Det kommer en strid ström av exoplanetnyheter just nu. Förra veckan kom nyheten om att man upptäckt ännu en diamantplanet (se min artikel HÄR), i måndags nyheten om planeten med fyra solar (läs HÄR) och nu denna nyhet. Kanske kommer det ytterligare någon stor nyhet under de närmaste dagarna. Det pågår nämligen två konferenser just nu där resultat från den senaste forskningen kring exoplaneter presenteras. Det är dels planetkonferensen i Reno, USA, dels astrobiologikonferensen i Stockholm. Efter att ha studerat abstracts från dessa konferenser kan jag notera en hel del intressanta forskningsrön om exoplaneter och deras utveckling. En längre artikel om detta kommer under veckan här i bloggen.

Läs mer om fyndet på ESO:s websida.   Se också Robert Cummings artikel på Populär Astronomis websida.

Vad är det som får Saturnusmånen Titans yta att spricka?

Rymdsonden Cassini har studerat Saturnusmånen Titan mycket ingående, vilket jag rapporterat en hel del om här i bloggen. Trots det upptäcker sonden löpande nya intressanta saker på denna måne. På planetkonferensen i Reno, USA, presenterades nyheten om sprickor på Titan. Månens ytskikt ser ut ungefär som nybakat bröd där skorpan spruckit. Något liknande har observerats på Venus. Forskarna tror att underjordisk värme, möjligen magma, åstadkommit rörelser i jordskorpan.

Den vänstra bilden visar Titan, den högra Venus (Bildkälla: NASA)