Nyt rumteleskop skal finde bunker af planeter
more_vert
close

Få de daglige nyheder fra Version2 og Ingeniøren. Læs mere om nyhedsbrevene her.

close
Ved at tilmelde dig accepterer du vores Brugerbetingelser, og du accepterer, at Teknologiens Mediehus og IDA-gruppen lejlighedsvis kan kontakte dig om arrangementer, analyser, nyheder, job og tilbud m.m. via telefon og e-mail. I nyhedsbreve, e-mails fra Teknologiens Mediehus kan der forefindes markedsføring fra samarbejdspartnere.

Nyt rumteleskop skal finde bunker af planeter

Et nyt rumteleskop er ved at blive samlet, så det er klar til opsendelse næste år. TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) skal finde planeter, der kredser om de nærmeste stjerner, ved at kigge efter stjerneformørkelser. Når en planet passerer ind foran sin stjerne, dæmpes lyset fra stjernen en smule – og den formørkelse kan måles.

Astronomerne forventer, at TESS finder omkring 1.500 exoplaneter, heriblandt godt 500 planeter med en radius mindre end det dobbelte af Jordens. Der vil utvivlsomt dukke planeter op, der er omtrent på størrelse med Jorden eller lidt større, og som kredser rundt om deres stjerner i den beboelige zone – altså i en afstand, der giver moderate overfladetemperaturer og tillader flydende vand på planeten. Sådan nogle regner forskere med at finde cirka 50 af.

Umiddelbart minder TESS om den succesfulde exoplanetjæger Kepler, der også holder et vågent øje med stjerneformørkelser. Men de to missioner er meget forskellige. Hvor rumteleskopet Kepler var designet til at stirre stift mod en meget begrænset del af himlen i årevis, skal TESS afsøge næsten hele himmelrummet i løbet af sin to år lange mission.

Her er kamerasegmentet ved at blive samlet. I de kommende uger bliver kameraerne monteret på selve rumfartøjet. Illustration: Orbital ATK

Hvor Kepler kiggede på 156.000 stjerner mellem 600 og 3.000 lysår herfra, skal TESS holde øje med de godt 200.000 klareste stjerner for at finde nogle, der omkredses af planeter. De stjerner, der lyser klarest på himlen, vil typisk være de nærmeste stjerner, og planeter om disse stjerner vil være nemmere at blive klogere på ved hjælp af andre teleskoper.

»Med Kepler fandt vi ud af, hvor mange planeter, der er derude, og vi kunne måle størrelsen på dem. Men de planeter, som Kepler fandt, er så langt væk, at de er svære at undersøge nærmere. Vi kan kun måle planeters masse og atmosfære, hvis de kredser om klare stjerner, så der er noget lys at arbejde med. Derfor var der brug for TESS, der måler på de klareste stjerner på hele himlen,« forklarer exoplanetforsker Lars Buchhave, der er lektor på Niels Bohr Institutet ved Københavns Universitet.

En spejder på planetjagt

Stjernerne skal fotograferes ved hjælp af fire CCD-kameraer udviklet af forskere fra MIT. Hvert kamera har en åbningsdiameter på 10 cm og et åbningsforhold på f/1,4, og billedfeltet er 24x24 grader.

Det er så meget, at hele stjernebilledet Orion kan indfanges på et enkelt billede. Himmelrummet deles op i 26 felter på de 24x96 grader, som de fire kameraer kan observere tilsammen. Hvert felt skal observeres i 27 døgn, så hele missionen kommer til at vare to år.

Billederne bliver ikke helt så skarpe, som forskerne havde håbet, for i løbet af sommeren viste det sig, at kameraerne har lidt svært ved at holde fokus i de kuldegrader, de bliver udsat for i rummet. Problemet er dog ikke større, end at det blev besluttet at lade missionen fortsætte som planlagt.

Spejderen sendes i forvejen

TESS kan anses som en spejder, der sendes i forvejen for at finde de mest oplagte mål for senere udforskning. Når TESS har fundet tegn på, at en stjerne omkredses af en eller flere planeter, vil andre teleskoper efterfølgende bekræfte fundet. De vil også måle stjernernes radialhastighed, altså hvor hurtigt de bevæger sig mod eller væk fra Jorden.

En stjerne og dens planet kredser om deres fælles massemidtpunkt, og derfor vil en måling af stjernens rokken frem og tilbage afsløre exoplanetens masse og afstanden til stjernen, hvis man da har en idé om stjernens masse, hvilket der findes gode modeller for. På TESS-billederne kan man se, hvor meget af stjernens lys, exoplaneten blokerer for, og så kan man regne ud, hvor stor den er. Så har man både størrelse og masse og kan udregne massefylden.

Dansk hardware er med på missionen. Et stjernekamera fra DTU Space hjælper TESS med at finde sin præcise position. Illustration: Orbital ATK

Her skal danske forskere hjælpe til, for i 200 nætter i 2018, 2019 og 2020 skal det fællesnordiske teleskop Nordisk Optisk Teleskop på den kanariske ø La Palma rettes mod stjerner, som TESS finder store exoplaneter omkring. Det projekt ledes af Lars Buchhave.

Forskere fra Institut for Fysik og Astronomi på Aarhus Universitet glæder sig også til at modtage data fra TESS. Teleskopet kan nemlig afsløre stjerneskælv, der kan fortælle om stjernernes indre, og i Aarhus er de eksperter i forskningsfeltet, der kaldes asteroseismologi.

Det meste af himmelrummet bliver observeret i 27 døgn i løbet af den to år lange TESS-mission. Men planetjægeren vil holde øje med visse dele af himlen – herunder områder, som rumteleskopet James Webb altid vil kunne rettes mod – i meget længere tid. Illustration: R. Vanderspek/MIT

De mest spændende exoplaneter bliver mål for det store rumteleskop James Webb, der opsendes i oktober 2018. Med James Webb bliver det muligt at finde ud af, hvad der findes af atomer og molekyler i planeternes atmosfærer. Senere kan det enorme europæiske teleskop E-ELT i Chile også komme i spil, men det står tidligst færdigt i 2024.

Bedst til varme planeter

En observationstid på kun 27 døgn er dog ikke optimal, hvis man vil fange en formørkelse fra en planet, der har meget længere omløbstid. Jorden er som bekendt et år om at komme en gang rundt om Solen, så det bliver småt med jordlignende planeter i den beboelige zone om en stjerne som Solen, fortæller Lars Buchhave:

»Der skal vi være heldige. Ikke alene skal geometrien være rigtig – planeten skal kredse rundt i et baneplan, hvor formørkelsen kan ses fra TESS. Vi skal også ramme den i det helt rigtige tidsrum,« siger han.

Helt håbløst er det dog ikke, specielt fordi observationsfelterne nogle steder overlapper. På disse dele af himlen kommer stjernerne i fokus i længere tid, helt op til 351 døgn i træk. Der er dog ingen tvivl om, at de fleste af de planeter, der bliver fundet af TESS, vil kredse tæt om deres stjerne og derfor have kort omløbstid.

På jagt efter biosignaturer

»Vi vil primært få varme planeter ud af TESS. Men det er også interessant, særligt i forhold til de planeter, der har mellem én og fire gange Jordens radius. De er kolossalt almindelige i universet, men vi har dem ikke i vores eget solsystem. Vi ved ikke, hvad det er for nogle størrelser – om de er små gasplaneter, store klippeplaneter med en tynd atmosfære eller noget helt tredje, som for eksempel vandplaneter. Det bliver ekstremt spændende at finde ud af,« siger Lars Buchhave og fortsætter:

»Men vi vil også finde små planeter i den beboelige zone omkring røde dværgstjerner. Her kan James Webb være med til at lede efter biosignaturer – spor efter liv – i atmosfæren.«

I disse uger monteres teleskop-sektionen med tilhørende computer på rumfartøjet hos rumfartsfirmaet Orbital ATK i Virginia. Bagefter skal det testes, før det sendes til Cape Canaveral i Florida, hvorfra det 20. marts 2018 skal opsendes med en SpaceX Falcon 9-­raket. Forhåbentlig kommer TESS godt op i sin bane om Jorden, så vi kan blive klogere på de planeter, der findes utallige af derude.

sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Så kan vi se frem til at alverdens medier hver uge går amok og udnævner en ny planet til at være Jordens tvilling

  • 5
  • 1

Det er intuitivt klart, at jo nærmere en exoplanet kredser om sin stjerne, jo større vinklen kan baneplanet have i forhold til observationsretningen - og stadigvæk lave en større eller mindre transit.
Og omvendt.

Er der nogen som kender beregninger for dette ?
Med andre ord, hvor mange exoplaneter - med den konstaterede spredning på omløbstid/baneradie - vil ikke kunne ses ved transitmetoden ?
Med vores viden, nu, hvor mange procent kan detekteres ved transit ?

  • 0
  • 0

Når man nu alligevel sender sonder på missioner til de ydre dele af solsystemet og længere (som Voyager, Pioneer, New Horizon og flere) er der sikkert nogle der har overvejet søgning efter eksoplaneter som en "bonusmission"? Disse sonder observerer og sender data over årtier, så nogle af dem kunne vel samarbejde om planeteftersøgning, samt søge efter andre lyssvage objekter, både ved at lede efter formørkelser og ved andre metoder.

  • 0
  • 1

Tak for god henvisning til Michael Fos.

Artiklen anfører en detektionssandsynlighed på 0,47% for en Jord-lignende planet omkring en Sol-lignende stjerne. Min egen, simple, beregning giver kun 0,15%.

Min beregninger viser dog også, at detektionen er betydeligt mere følsom for planetens baneradius end for planetens radius (planeter er vel sjældent, som Jupiter, over 1/10 af stjerneradius.

Da lille baneradius også giver hurtig omløbstid, så er det ikke så besynderligt at de fleste opdagede exoplaneter er tæt på deres stjerne. 95% af tabellens exoplaneter har omløbstider under 60 dage.

Tabellen på Wikipedia (https://en.m.wikipedia.org/wiki/List_of_tr...) viser baneradius for 198 (jeg ser bort fra Kepler 34b, som ikke er troværdig som anført) med en gennemsnitsradius på 0,08 AU - hvilket giver en 10-dobbelt detektionssandsynlighed i forhold til Jorden (ovenfor).

Samlet set er det fortsat ikke et svar på mit spørgsmål - fordi en beregningsmodel om detektion ved transit stadig skal tage udgangspunkt i fordelingen af især exoplaneters baneradius og men også radius.

Muligvis er vores solsystem repræsentativt med 5 planeter fra Jupiter og nærmere. Og så kan man jo bruge den klassiske formel for baneradiers fordeling.

  • 0
  • 0

Nej. Men det forklarer ikke hvorfor man ikke overvejer det og udstyrer dem med sådanne instrumenter.
Det må vel være fordi man ikke har troet de ville kunne bruges til væsentlige opdagelser eller man har ikke prioriteret det.

  • 0
  • 0

Nej. Men det forklarer ikke hvorfor man ikke overvejer det og udstyrer dem med sådanne instrumenter.

Der er mange grunde til at man ikke gør det:

1 enhver sonde har et bestemt formål og optimeres til det. Ekstra opgaver tager tid og fokus fra hovedopgaven.

2 ekstra instrumenter koster vægt (=brændstof), penge, energi (=større solpaneler eller termobatterier).

3 større og tungere sonder kræver større og dyrere løfteraketter.

4 større kompleksitet tager længere tid at udvikle og forsinker projektet.

5 større kompleksitet øger risikoen for fejl.

6 osv. "Keep it simple, stupid" plejer at være en god designregel at følge.

  • 0
  • 0

Nej. Men det forklarer ikke hvorfor man ikke overvejer det og udstyrer dem med sådanne instrumenter.
Det må vel være fordi man ikke har troet de ville kunne bruges til væsentlige opdagelser eller man har ikke prioriteret det.

Grunden til at man ikke har gjort det er, at det ville være aldeles meningsløst.
Den bane de flyver gør dem på ingen måde egnet til den slags målinger. Tværtimod gør den dem særdeles uegnet.
Samtidig ville den ekstra vægt af ekstra instrumenter betyde at de ville få meget svært ved at udføre deres egentlige mission.

Det er lige som at spørge om hvorfor avisbudet ikke også tømmer skraldebøtter når han nu alligevel er ude at cykle. Ja faktisk ville det nok give en del større mening end hvad du foreslår.

  • 0
  • 0