49. En verden af planeter

Vores blå planet har i 4,6 milliarder år drejet rundt om den stjerne, vi kalder Solen. Jorden er den eneste planet, vi ved med sikkerhed huser liv, og vi skal 3,8 milliarder år tilbage i tiden for at finde spor af det første primitive liv – bakterier indlejret i Isua-klipperne nordøst for Nuuk i Grønland. Fascinationen af andre planetsystemer handler om erkendelsen og forståelsen af det nære univers, men også om vores fascination af tanken om liv andre steder i universet. Er vi alene i det store verdensalt?

I sit læredigt De rerum natura (Om Tingenes Natur) fra omkring 60 f.Kr. hævdede den romerske forfatter Lucrets (ca. 96-55 f.Kr.), at ”der i andre egne af rummet har dannet sig klodesystemer ganske i lighed med dette, som æteren favner i ømhed”. Langt senere, i 1600-tallet, havde man erkendt, at Jorden er en planet og Solen en stjerne, og da blev det almindeligt at forestille sig rummet som fyldt med stjerner omgivet af planeter. I Principia fra 1687 skrev den store Newton, at hvis stjernerne er centre for planetsystemer, som han troede, ville Gud have skabt disse systemer som vort eget. På samme tid udgav den franske filosof Bernard le Bovier de Fontenelle (1657-1757) et af de mest læste populærvidenskabelige værker nogensinde, Entretiens sur la pluralité des mondes – Samtaler om Klodernes Mangfoldighed – hvori han gjorde sig til talsmand for et umådeligt antal beboede planeter spredt ud over universet.

Det krævede dog store fremskridt i observationsastronomien, før man kunne argumentere videnskabeligt for planeter uden for vores solsystem, eller hvad der i dag kaldes exoplaneter. Allerede i slutningen af 1800-tallet var der enkelte påstande om evidens for planeter omkring andre stjerner, men uden at disse blev godtaget. Den amerikanske astronom Thomas See (1866-1962) rapporterede i 1890’erne at have set planeter kredsende omkring nære stjerner, hvilket formentlig har været ren indbildning.

Exoplaneter er også meget vanskelige at påvise: Ikke blot befinder de sig meget langt væk, de udsender heller ikke lys overhovedet. Når de alligevel kan påvises, skyldes det udelukkende de store fremskridt, der i slutningen af det 20. århundrede er sket inden for instrumentteknologi og målemetoder. Ikke blot er exoplaneter i dag en realitet, vi ved også, at de er hyppige og formentlig særdeles hyppige. I maj 2013 havde astronomerne kendskab til ikke mindre end 889 exoplaneter, hvoraf de 133 befandt sig i systemer med flere planeter. Det anslås, at der findes mindst lige så mange planeter i Mælkevejen, som der er stjerner, omkring svimlende 200 milliarder. Men stadig i 1990 havde astronomerne ikke sikkert kendskab til en eneste planet uden for vores solsystem.

Den første bekræftede observation af en exoplanet stammer fra 1992, hvor en polsk astronom benyttede et stort radioteleskop til at påvise et par planetlignende legemer i omdrejning om en såkaldt pulsar, en død stjerne, som er resterne af en eksploderende supernova. En pulsar er imidlertid langt fra at være en almindelig stjerne, så selv om opdagelsen blev anset for at være vigtig, var den af begrænset betydning. Gennembruddet kom først tre år senere, mere præcist den 6. oktober 1995, da de svejtsiske astronomer Michel Mayor (f. 1942) og Didier Queloz (f. 1966) på en konference i Firenze berettede, at de havde fundet en exoplanet, der kredsede omkring en stjerne af samme type som Solen. Få dage senere var den sensationelle opdagelse forsidestof på alverdens dagblade.

Mayor og Queloz havde i mere end et år observeret stjernen 51 Pegasi, der ligger i stjernebilledet Pegasus, 50,9 lysår væk fra Jorden. Selv om de ikke kunne se nogen planet omkring stjernen, så viste deres data, at stjernen opførte sig på en sådan måde, at den blev påvirket af en omkredsende stor planet med en masse omkring Jupiters. Men mens Jupiters omløb om Solen tager 12 år, var omløbstiden for den nye planet blot 4,2 døgn. Ifølge Keplers 3. lov betyder det, at planeten er ganske tæt – sølle 7,5 millioner km – på den varme stjerne, tættere end Merkur er på Solen. Som Mayor og Queloz gjorde opmærksom på i deres artikel i Nature fra november 1995, var dette helt usædvanligt. Der måtte være tale om en ”varm Jupiter”, som befandt sig så nær stjernen, at den var i fare for at fordampe. Observationerne blev kort efter bekræftet af amerikanske astronomer, der desuden fandt to nye exoplaneter i omløb om to stjerner 59 lysår væk i stjernebillederne Virgo og Karlsvognen.

Hvordan kunne Mayor og Queloz dog påvise en usynlig planet og endda finde dens masse og omløbstid? De måtte selvsagt benytte sig af indirekte metoder baseret på observationer af stjernen (og ikke planeten), som man må gøre det med næsten alle exoplaneter. En planet drejer sig ikke blot om en fast stjerne, de to legemer drejer sig om deres fælles tyngdepunkt, så også den tunge stjerne rokker lidt frem og tilbage i synslinjen. Som den østrigske fysiker Christian Doppler (1803-1853) havde vist allerede i 1842, vil bølgelængden for en lyskilde i bevægelse bort fra iagttageren vokse med radialhastigheden, dvs. i synslinjens retning. Lyset bliver mere rødt, mens det bliver mere blåt, når lyskilden nærmer sig iagttageren. Dopplereffekten giver sig til kende i små ændringer i spektret fra stjernen, og ud fra disse ændringer kan man slutte sig til eksistensen af en planet. Metoden var velkendt, men den krævede yderst gode målinger, da radialhastigheden ofte kun varierer med nogle få meter i sekundet. Alligevel er de spektroskopiske teknikker så præcise, at den kan måles. Det instrument, Mayor og Queloz benyttede sig af, tillod målinger helt ned til 13 m/s, og deres observationer af 51 Pegasi afslørede en ændring i planetens radialhastighed på 55 m/s.

De fleste exoplaneter er blevet påvist ved Doppler- eller radialhastighedsmetoden, men astronomerne har også brugt andre metoder, herunder transitmetoden. Således kunne et hold amerikanske astronomer under ledelse af Gregory Henry fra Tennessee State University i 1999 beskrive en varm Jupiter-lignende planet med det muntre navn HD-209458-b, der passerede foran dens stjerne. En sådan passage eller transit er velkendt fra vores eget solsystem, hvor Merkur og Venus af og til kan ses foran solskiven. Nu er HD-209458-b, som andre exoplaneter, for langt væk til at kunne ses, men astronomerne kunne måle den ganske lille reduktion af stjernens lysstyrke, der skyldes den delvise formørkelse fra planeten. HD-209458-b var den første exoplanet, der blev påvist ved Dopplermetoden og bekræftet af transitmetoden. Den viste sig at have en masse på 69 % af Jupiters og en omløbstid på kun 3,5 døgn. I 2004 fik man via rumteleskopet Hubble yderligere interessante informationer om HD-209458-b, nemlig at der er både ilt og kulstof i dens atmosfære – to af de formodede grundsten for liv. Til gengæld er planetens overflade glohed, og livets grundsten bliver derfor, antager man, blæst ud i rummet.

Vores solsystem har adskillige planeter, og det viser sig, at mange andre stjerner ligeledes omgiver sig med mere end en enkelt planet. Det gælder fx den røde dværgstjerne Gliese-876, kun 15 lysår fra Jorden, der er omgivet af mindst fire planeter, hvoraf den inderste, Gliese-876-d, formodentlig er en stenplanet ligesom Jorden – dog gloende varm. Netop eftersøgningen af jordlignende exoplaneter har af indlysende grunde tiltrukket sig stor opmærksomhed og flere gange resulteret i forhastede meddelelser om, at nu er der fundet en planet, der ligner Moder Jord til forveksling.

En sådan planet er endnu ikke fundet, selv om det satellitbårne amerikanske keplerteleskop har afsløret flere jordlignende kandidater. I starten af 2011 fandt man med transitmetoden en planet omkring stjernen Kepler-10 med en masse på omkring fem jordmasser og en radius på ca. 1,5 gange Jordens. Om end i denne forstand jordlignende, så er Kepler-10-b, som planeten hedder, det ikke i andre henseender. Først og fremmest kredser den så tæt omkring stjernen, at den er ekstrem varm og aldeles uegnet for liv. Et måske bedre bud fremkom senere samme år i form af en planet i bane om Kepler-22 i stjernebilledet Svanen. Denne stjerne minder meget om Solen, og dens planet Kepler-22-b har visse træk til fælles med Jorden. Den er godt nok tungere og mere end dobbelt så stor, men dens omløbstid (og derfor også afstand fra stjernen) adskiller sig ikke væsentligt fra Jordens. Desværre tyder det på, at dens overflade er meget anderledes og måske består af et gas- eller væskeformigt lag. Kepler-22-b er næppe heller en beboelig tvilling til Jorden. Men jagten fortsætter.

Ud fra en analyse af alle exoplaneter anslår astronomer og astrobiologer, at omkring 0,5 % af dem er beboelige, dvs. kan huse liv i en eller anden form. Selv om spørgsmålet om beboelige planeter har været stærkt medvirkende til at gøre studiet af exoplaneter fashionabelt og sælge det til politikere og offentlighed, er det ikke den primære drivkraft for astronomerne. Selv hvis de aldrig finder en tvilling til Jorden, er deres arbejde ingenlunde spildt. Den intense forskning har allerede resulteret i ny værdifuld viden om universet og dets bestanddele i almindelighed og om planetsystemer i særdeleshed.

Så, er der liv andre steder i universet end på Jorden, og er der måske ligefrem intelligent liv? Vi ved det stadig ikke, og det sidste spørgsmål vil måske aldrig blive besvaret. Men udforskningen af exoplaneterne har gjort det langt mere sandsynligt – nogle vil endda sige sikkert – at liv ikke er forbeholdt vores egen jordklode.