AI (artificial intelligence) används i sökandet efter stjärnor som slukar planeter

 

Vita dvärgar är stjärnor i sitt sista skede. De har förbrukat sitt bränsle, släppt ut sina yttre lager av materia i rymden och svalnar långsamt. En dag kommer vår sol att bli en vit dvärg efter att solen först svällt upp till en röd jättestjärna och troligen slukat Jorden. En typisk vit dvärg har en radie som är 1 procent av solens men grovt räknat samma massa. Detta motsvarar en täthet på cirka 1 ton per kubikcentimeter.

Astronomer har nyligen hittat hundratals vita dvärgstjärnor i Vintergatan som slukar planeter som finns i omloppsbana runt dem (inte att förväxla med då en sol sväller upp till en röd jätte och slukar en planet. I vita dvärgstadiet som kommer efter det röda då en sol dras samman handlar det om gravitation från en mycket tät kropp som drar till sig en en planet). Planeter som dessa är svåra att finna men intressanta att studera under den tid de förstörs eller kommer att förstöras genom att de dras in mot och ner på en vit dvärgstjärna..

Historiskt sett har astronomer varit tvungna att manuellt gå igenom mängder av kartläggningsdata för att hitta tecken på dessa stjärnors existens. Uppföljande observationer skulle sedan bevisa eller motbevisa tecken på deras existens. Genom att använda en ny form av artificiell intelligens, kallad mångfaldig inlärning, har ett team under ledning av doktoranden Malia Kao vid University of Texas i Austin påskyndat processen med en ny AI algoritm som till 99 % lyckas med identifiering av dessa objekt.

Vi vet  planeterna som kretsar kring en vit dvärg kan dras mot den dennas starka gravitation och slitas isär och förtäras. När detta händer blir den vita dvärgen  "förorenad" med tungmetaller från planeten kärna. Eftersom vita dvärgars atmosfärer nästan helt består av väte och helium kan närvaron av andra grundämnen på ett tillförlitligt sätt tillskrivas externa källor.

"För förorenade vita dvärgar bränns planetenskärna bokstavligen fast på stjärnans yta så vi kan upptäcka den", beskriver Kao. "Förorenade vita dvärgar  är det bästa sättet vi kan karakterisera exoplaneters inre på efter att de slukats."

Även om astronomer kan identifiera dessa stjärnor genom att manuellt granska data från astronomiska kartläggningar är det tidskrävande. För att testa en snabbare process använde därför teamet AI på data som fanns tillgänglig från rymdteleskopet Gaia insamling. "Gaia ger en av de största spektroskopiska undersökningarna av vita dvärgar hittills, men dess data är så lågupplöst att vi trodde att det inte skulle vara möjligt att hitta förorenade vita dvärgar med den", beskriver Hawkins. "Men det här arbetet visar att det går."

För att hitta dessa svårfångade stjärnor använde teamet sig av AI-tekniken som innebär mångfaldig inlärning. Med algoritmen letas efter liknande funktioner i en uppsättning data och klumpar ihop liknande objekt i ett förenklat, visuellt diagram. Forskarna kan sedan granska diagrammet och avgöra vilka klumpar som motiverar ytterligare undersökning.

Astronomerna skapade algoritmen för att sortera över 100 000 möjliga vita dvärgar. Av dessa sågs 375 stjärnor lovande ut. Det visade den viktigaste egenskapen, att de hade tungmetaller i sina atmosfärer. Uppföljande observationer med Hobby-Eberly-teleskopet vid UT:s McDonald-observatorium bekräftade astronomernas misstankar. 

Forskningen använde sig av data från Europeiska rymdorganisationens (ESA) uppdrag Gaia. Uppgifterna bearbetades av Gaia Data Processing and Analysis Consortium. Uppföljande observationer gjordes med Hobby-Eberly Telescope (HET), som är ett samarbete mellan University of Texas i Austin, Pennsylvania State University, Ludwig Maximilians-Universitaet München och Georg-August Universitaet Göttingingen, och med Very Large Telescope (VLT) vid Europeiska sydobservatoriet (ESO). Texas Advanced Computing Center vid UT Austin tillhandahöll högpresterande databehandlings-, visualiserings- och lagringsresurser för denna forskning.

Resultaten av denna lyckade identifiering publicerades nyligen  i Astrophysical Journal.

Bild https://news.utexas.edu/ Bildkredit: NASA, ESSA, Joseph Olmsted (STScI).

Planeter med vatten och bana runt vita dvärgstjärnor är högintressanta

 

En vit dvärgstjärna är en stjärna som vår sol som kollapsat till en dvärgstjärna med mycket liten storlek efter att den gjort slut på sitt kärnbränsle. En vanlig vit dvärg har en radie som är ca 1 procent av solens men som grovt räknat har samma massa. Detta motsvarar en täthet och vikt på cirka 1 ton per kubikcentimeter.

Astronomer som söker planeter utanför vårt solsystem (exoplaneter)efter tecken på liv söker dessa planeter i första hand genom att söka efter förändringar i  ljusstyrka på en stjärna då de passerar framför denna mellan stjärnan och ett teleskop hos oss. De använder ljuset från stjärnan som passerar under planeternas tunna lager av atmosfären för att med spektralanalys undersöka vilka grundämnen och molekyler planeten innehåller.

En stor stjärna där kärnfusion med full effekt pågår (som vår sol eller större stjärnor) kan vara svår att att upptäcka planeter framför. Därför är det lättare att hitta en planet som kretsar kring en mindre och ljussvagare lugn vit dvärgstjärna. "Vita dvärgar är så små och så oansenliga att om en jordlik planet passerade framför dem skulle man kunna göra en mycket bättre undersökning med att karakterisera planetens atmosfär", beskriver astronomiprofessorn Juliette Becker vid University of Wisconsin-Madison  huvudförfattare till en ny studie som granskas av AAS Journals och presenterades i Madison vid American Astronomical Societys 244:e möte. 

 Det första stora hindret för att en sådan planet existerar skulle vara att den klarat de sista dagarna (relativt sett) av en liten till medelstor stjärnas existens innan denna krympt samman till en vit lugn dvärgstjärna då den först har svällt upp till en röd mycket stor stjärna som slukat allt i sin väg.

Även om en planet som hyser vatten undgår att sväljas (den kan vara på ett avstånd utanför uppsvällandet) är den skyddad från den flammande röda  stjärnans värme. Stjärnans utbuktande tillväxt följs av förlusten av dess massa och en enorm ökning av dess ljusstyrka (hetta).

– Det faktum att stjärnan blir så mycket hetare innebär att alla planeter i systemet, även de som brukade vara kalla i det yttre solsystemet, plötsligt kommer att få se sina yttemperaturer öka drastiskt, beskriver Becker. "Då kan deras vatten avdunsta helt."

En jordliknande planet måste alltså ligga minst 5 till 6 astronomiska enheter (1 AU är det genomsnittliga avståndet mellan jorden och solen) från sin vita dvärgstjärna för att ha behållet  en betydande mängd av sitt vatten efter att dess sol först svällt upp till en röd jättestjärna innan den krympt ihop till en vit dvärgstjärna enligt den nya studien.

– Om man kan vara tillräckligt långt borta under den här farliga tiden så att man inte förlorar sitt ytvatten så är det bra, beskriver Becker. "Men nackdelen är att då den är så långt borta från stjärnan kommer allt vatten att vara is och det är inte positivt för ett eventuellt liv."

Så småningom kommer den vita dvärgen att vara så liten och kall att en planet som skulle  ha tillräckligt med värme för att ha flytande vatten skulle behöva vara närmre än en 1 astronomisk enhet  från den vita dvärgstjärnan vilket är mycket närmre  än från 5- till 6-AU-säkerhetslinjen som den hade varit tvungen att finnas i under stjärnans uppsvällande för att inte slukas under stjärnans röda fas och dess hetta.

Ett sätt att ändra en planets omloppsbana så mycket är den så kallade tidvattenmigrationen något som  skulle  kunna ske.

"Att en planets omloppsbana ändras är ganska normalt", beskriver Becker. "Vid tidvattenmigration får en viss dynamisk instabilitet mellan planeterna i ett system att en av dem hamnar i en högexcentrisk omloppsbana likt en komet och får en kurs riktigt nära den centrala kroppen i systemet och sedan långt ut från den igen." Likt kometer gör.

Den typen av banor kommer att lägga sig i mindre excentriska och mer stabila banor som skulle kunna lämna en planet mycket nära en vit dvärgstjärna.

"Om du lägger ihop skilda datamodeller för detta skeende ser man att det är en farlig resa för planeten och svårt för haven att klara denna process, men den är möjlig", beskriver Becker, vars medarbetare inkluderar Andrew Vanderburg, en astrofysiker vid Massachusetts Institute of Technology som nyligen var professor vid UW-Madison, och UW-Madison-doktoranden Joseph Livesey.

Mer arbete om omständigheterna kring potentiella vita dvärgplaneter skulle hjälpa till att stärka oddsen och vägleda beslutsfattandet när det är dags att dela ut begränsade teleskopresurser för att söka efter planeter som kan hysa liv i dessas närhet.

Bild wikipedia.  Stjärnan Sirius A (mitten) och den vita dvärgen Sirius B (nedanför till vänster). Bilden tagen av Hubbleteleskopet.

Liv på exoplaneter behöver inte baseras på vatten

 

Det finns många potentiellt beboeliga världar i kosmos vilket innebär att universum kan vara hem för en mångfald av livsformer . Men detta liv behöver inte vara uppbyggda av vatten och kol som jordens. Varelser kan istället vara uppbyggda  av kisel  för kol eller vara livsformer som andas väte i stället för syre. Men oavsett hur märkligt och förunderligt utomjordiskt liv kan vara styrs det fortfarande av samma slags kemi som livet på jorden vilket betyder att det behöver ett kemiskt lösningsmedel.

På jorden är detta lösningsmedel vatten (H2O). Vatten löser upp vissa molekyler vilket ger organismer tillgång till en rad olika koncentrationer. Vätska gör att det  lätt för komplexa molekyler att blandas och interagera. Liv på jorden är inte möjligt utan vatten som lösningsmedel- och dess vätskeegenskaper  eftersom vatten är en vanlig molekyl i universum är dess centrala roll för liv troligen vanlig. Men om utomjordiskt liv kan uppstå på avlägsna världar utan vatten är frågan som studeras i en nyligen publicerad artikel i arXiv.

Författarna (William Bains, Janusz J. Petkowski, Sara Seager) diskuterar i artikeln " Alternative solvents for life: framework for evaluation, current status and future research" att det måste kunna lösa upp vissa molekyler men inte alla; det måste kunna spela en roll i metabolismen i levande varelser; ett brett spektrum av komplexa organiska molekyler och måste kunna bestå  i lösningsmedlet och det måste allmänt ha existerat på steniga världar i miljarder år. Av alla kända vanliga lösningsmedel är det bara vatten som tydligt uppfyller alla fyra villkoren. Ammoniak (NH4) däremot uppfyller de tre första, men det är osannolikt att det uppfyller det fjärde villkoret eftersom det lätt bryts ner när det utsätts för ultraviolett ljus och där ammoniak sannolikast kan finnas är det troligt att även vatten finns. Så även om ammoniak kan spela en roll i livet på andra världar är det inte troligt att det är det huvudsakliga lösningsmedlet. Men det finns två medel som kan ersätta vattnet.

Den första är koncentrerad svavelsyra (H2SÅ4). Även om det är extremt farligt för livet på jorden, uppfyller svavelsyra tre huvudvillkor. Vad som inte är känt är om en mångfald av organiska molekyler kan existera inom detta. Liksom vatten kan det ge joner för utbyte av elektrisk laddning och det kan delta i interaktionerna mellan vissa föreningar såsom aromatiska molekyler. Men det finns en molekyl som kommer ännu närmare ersättningen av vatten: koldioxid (CO2).

Koldioxid är ganska vanligt. Atmosfärerna på både Mars och Venus består till största delen av koldioxid2 och det är troligt att de flesta steniga exoplaneter är rika på koldioxid. Det är inte ett lösningsmedel i gasform så liv på varma planeter som jorden är inte beroende av det. Men mer avlägsna exoplaneter som en kall Venus (vår Venus är het) kan vara det. Flytande CO2 är geologiskt stabil och tolererar ett brett spektrum av organiska molekyler. Vad som inte är känt är om dess lösningsmedelsegenskaper är lämpliga för komplex metabolism. CO2 är ett mycket godartat lösningsmedel, men det kanske inte rör om i den kemiska grytan tillräckligt mycket för att liv ska uppstå i den.

Men eftersom det fungerar bra tillsammans med olika typer av molekyler kan grunden för liv inte alltid ses som omöjligt utan vatten. Författarna av artikeln drar slutsatsen att detta är något som är värt att studera vidare.

Bild https://www.deviantart.com/

En låg halt av koldioxid i en exoplanets atmosfär kan visa på liv på planeten

 

Forskare vid MIT (Massachusetts Institute of Technology) där bland annat University of Birmingham ingår beskriver att astronomers bästa möjlighet att hitta flytande vatten och liv på andra planeter är att leta efter frånvaron av koldioxid snarare än närvaron av vatten i atmosfären.

Forskarna föreslår att om en jordliknande planet har betydligt mindre koldioxid i sin atmosfär jämfört med andra planeter i samma solsystem kan det vara ett tecken på flytande vatten och liv på planetens yta.

Denna sökmöjlighet kan göras av NASA:s James Webb Space Telescope (JWST). Även om forskare har föreslagit andra tecken på liv (som syre ) är halten koldioxid inte omöjlig att mäta med nuvarande teknik. Teamet påstår att denna sökmetod av relativt utarmad koldioxid, är det enda tecknet på liv som kan upptäckas med nuvarande teknik.

I sin studie lägger teamet fram en strategi för att upptäcka livsmöjliga planeter genom att söka efter utarmad koldioxid. En sådan sökning skulle fungera bäst i solsystem där flera jordliknande planeter, alla av ungefär samma storlek, kretsar relativt nära varandra. Solsystem liknande vårt eget solsystem. Det första steget som forskarlaget föreslår är att bekräfta att planeterna har atmosfär genom att helt enkelt leta efter förekomsten av koldioxid, som förväntas dominera de flesta planetariska atmosfärer och sedan bristen av detta på någon av dessa planeter.

Koldioxid absorberar i infrarött ljus och kan då lätt upptäckas i exoplaneters atmosfär, beskriver Julien de Wit, biträdande professor i planetvetenskap vid MIT.

Teamet uppskattar att NASA:s James Webb Space Telescope skulle kunna mäta koldioxid och möjligen även ozon, i närliggande multiplanetsystem som ex TRAPPIST-1 – ett solsystem med sju planeter som kretsar runt en ljusstark stjärna, 40 ljusår från jorden.

TRAPPIST-1 är ett av en handfull solsystem  av detta slag vi känner till där vi kan göra atmosfärstudier med JWST. Nu har vi en plan för att hitta beboeliga planeter. Om vi alla arbetar tillsammans kan paradigmskiftande upptäckter göras inom de närmaste åren, Beskriver Witt. 

Forskarlagets resultat publicerades nyligen i Nature Astronomy. De Wit ledde studien tillsammans med Amaury Triaud vid University of Birmingham i Storbritannien. Medförfattare vid MIT var Benjamin Rackham, Prajwal Niraula, Ana Glidden, Oliver Jagoutz, Matej Peč, Janusz Petkowski och Sara Seager, tillsammans med Frieder Klein vid Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI), Martin Turbet från Ècole Polytechnique i Frankrike och Franck Selsis från Laboratoire d'astrophysique de Bordeaux.

Bild vikipedia  på James Webb-teleskopet.

Nästa generations rymdteleskop kan avbilda planeter i storlek som jorden

 

Sedan 1970 har NASA och ESA skjutit upp mer än 90 rymdteleskop i omloppsbana runt jorden 29 av dessa är ännu aktiva. Men under de kommande åren kommer ett växande antal markbaserade teleskop  att innehålla adaptiv optik (AO) som gör det möjligt att utföra banbrytande astronomi. Detta inkluderar studier av exoplaneter vilket nästa generations teleskop kommer att kunna observera direkt med hjälp av koronografer (ett instrument som används inom astronomin för att blockera starkt ljus, till exempel från solen för att möjliggöra observationer av ljussvagare objekt) och självjusterande speglar. Det kommer att göra det möjligt för astronomer att få spektra direkt av exoplaneters atmosfärer.

NASA utvecklar adaptiv optik genom sitt Deformable Mirror Technology-projekt, som utförs vid Jet Propulsion Laboratory vid Caltech och sponsras av NASA:s Astrophysics Division Strategic Astrophysics Technology (SAT) och NASA Small Business Innovation Research (SBIR) program. Forskningen leds av Dr. Eduardo Bendek från JPL och Dr. Tyler Groff från NASA:s Goddard Spaceflight Center (GSFC) – medordförande för arbetsgruppen DM Technology Roadmap – Boston Micromachines (BMC) grundare och VD Paul Bierden och Adaptive Optics Associates (AOX) programchef Kevin King.

För att finna livsmöjliga exoplaneter effektivt måste forskarna kunna observera dem direkt. Detta kallas  Direct Imaging-metoden, där astronomer studerar ljus som reflekteras direkt från en exoplanets atmosfär och/eller yta. Ljuset analyseras sedan med spektrometrar för att bestämma dess kemiska sammansättning vilket gör det möjligt för astronomer att begränsa vilka planeter som kan hysa liv. Tyvärr är det  ännu mycket svårt att hitta mindre stenplaneter som kretsar närma sin sol – där jordliknande planeter förväntas finnas om de ska kunna ha liv på sin yta. Svårigheten beror på  det överväldigande bländande ljuset från dessas sol.

Detta kommer att förändras med banbrytande rymdteleskop som James Webbteleskop vilket arbetar för fullt. Liksom nästa generations markbaserade teleskop som Extremely Large Telescope (ELT), Giant Magellan Telescope (GMT) och Thirty Meter Telescope (TMT). Markbaserade teleskop kommer att kombinera 30 meter långa primärspeglar, avancerade spektrometrar och coronografer (instrument som blockerar stjärnljus). Deformerbara speglar är en viktig komponent i en koronagraf eftersom de kan korrigera för bristerna i teleskop och ta bort eventuella kvarvarande stjärnljusföroreningar.

Deformerbara speglar (DM) förlitar sig på exakt kontrollerade pistolliknande ställdon för att ändra formen på en reflekterande spegel. För markbaserade teleskop tillåter DM  att justera den optiska vägen för inkommande ljus för att korrigera för externa störningar (som atmosfärisk turbulens),  optiska feljusteringar eller defekter i teleskopet. För rymdteleskop behöver DM inte korrigera för jordens atmosfär utan för mycket små optiska störningar som uppstår när rymdteleskopet och dess instrument värms upp och kyls ner i omloppsbanan. 

Markbaserade deformerbara speglar har testats och ger toppmodern prestanda, men ytterligare utveckling behövs för rymdbaserade DM:er vid framtida uppdrag. Två huvudsakliga DM-ställdonstekniker utvecklas för närvarande för rymduppdrag: elektrostriktiv teknik och elektrostatiskt tvingade mikroelektromekaniska system (MEMS). För den förstnämnda är ställdon mekaniskt anslutna till DM och kontrakterar för att modifiera spegelns yta när spänningar appliceras. Den senare består av spegelytor som deformeras av en elektrostatisk kraft mellan en elektrod och spegeln.

Flera NASA-sponsrade entreprenörsteam utvecklar DM-tekniken exempelvis MEMS DM tillverkade av Boston Micromachines Corporation (BMC) och Electrostrictive DM tillverkare av AOA Xinetics (AOX). Båda BMC-speglarna har testats under vakuumförhållanden och genomgått vibrationstester som sker vid uppskjutningar, medan AOX-speglarna också har vakuumtestats och kvalificerats för rymdfärder. Även om markbaserade DM har validerat tekniken – som BMC:s koronagrafinstrument vid Gemini-observatoriet – måste likväl åtgärder vidtas för att utvecklas för  DM i framtida rymdteleskop.

Bild https://astrobiology.com/ Modeller av tre mycket olika typer av jordlika planeter (täckta med land, hav eller en lika stor blandning av båda) Tre slag var och en påverkar deras klimat och  deras möjligheter för livsformer.

James Webb teleskopet söker efter planeter i Fomalhaut-systemet

 

Fomalhaut är den klarast lysande stjärnan i stjärnbilden Södra fisken. Den har en skenbar magnitud på 1,16 och är synlig med blotta ögat. Den befinner sig på ett avstånd av ca 25 ljusår från solen.

Fomalhaut är  endast cirka 440 miljoner år gammal. Den konsumerar sitt väte i en rasande takt utifrån den takten kanske stjärnan bara existerar i ca en miljard år. Det är en kort tid i ett universum där vissa stjärnor existerar i många miljarder år (vår sol beräknas ha en existenstid av ca 10 miljarder år och i dag är den ca hälften av detta). Fomalhaut har i sitt närområde två stjärnor, stjärnan TW Piscis Austrini, av K-typ och den röda dvärgstjärnan LP 876-10 av M-typ. Tillsammans utgör de ett treenigt stjärnsystem.

I modern tid har astronomer undersökt Fomalhaut och dess komplexa skiva. Det finns något med hög densitet i skivan och astronomer har försökt identifiera  vad det är. Ett forskarlag observerade Fomalhaut-systemet med Webbteleskopets NIRCam-instrument och koronagraf och har nyligen publicerat sina resultat i artikeln "Searching for Planets Orbiting Fomalhaut with JWST/NIRCam".

2008 upptäckte astronomer  vad de ansåg som en planet i omloppsbana runt Fomalhaut och den fick namnet Fomalhaut b. År 2012 bekräftade Hubble objektet med sin Advanced Camera for Surveys planeten. Men sedan dess har det pågått en debatt om objektet.  När olika forskare undersökt bevisen på dess existens och Fomalhaut-systemet uppstod misstanken Fomalhaut b inte finns. Klumpen i stjärnskivan misstänkts istället vara ett skräpmoln. Skräpet kan ha kommit från en kollision mellan två exoplaneter och molnet är resterna. Artikeln om ämnet publicerat i Nature Astronomy där även författarna presenteras med namn. 

En av svårigheterna med att förstå systemet är allt damm där. Det gör det svårt att observera vad som finns dolt. Men Webbteleskopet byggdes för just sådana undersökningar. Det kan se genom damm mycket mer effektivt än andra teleskop med sitt skarpa infraröda seende.

Webbs styrka ligger i dess två instrument och  filter. NIRCam kan se genom damm och kan se joniserad gas, medan MIRI kan se själva dammet. Lägg till s filtren och astronomer kan "ställa in" JWST till skilda delar idet infraröda spektret.

Det är inte första gången JWST undersöker Fomalhaut. I maj 2023 använde ett forskarlag JWST:s MIRI för att undersöka den komplexa stoftmiljön runt stjärnan. De upptäckte då ett nytt mellanliggande stoftbälte som skulle kunna ha samband en osynlig planet. Forskningen tydde då på att Fomalhaut b, kunde ha sitt ursprung i detta bälte.

Den forskningen upptäckte  ett stort dammoln i den yttre ringen vilket kan vara ett tecken på ytterligare en kollision orskad av damm står det i artikeln. Sammantaget med tidigare observationer verkar Fomalhaut vara platsen för ett komplext och möjligen dynamiskt aktivt planetsystem. Svaret på om Fomalhaut b finns eller ej blir därmed inte löst.

Bild vikipedia DSS-bild av Fomalhaut, synfält 2,7×2,9 grader.

Upphovsman till NASA, ESA och Digitized Sky Survey 2. Tillåtet: Davide De Martin (ESA/Hubble)

Två exoplaneter i samma bana

 

För två årtionden sedan kunde man teoretiskt visa att planeter med liknande massor skulle kunna dela på samma omloppsbana kring sin sol. Något som kallas att de var trojanplaneter. Jorden har asteroider som följer Jordens bana de kallas kort och gott trojaner (men är små asteroider inte planeter).  Nu har för första gången hittats indicier på  att två planeter följer samma bana därute i Vintergatan enligt analys av Olga Balsalobre-Ruza, studerande vid Astrobiologicentret i Madrid som är huvudförfattare till en artikel som publicerades nyligen i Astronomy & Astrophysics.

Trojaner, det vill säga steniga småobjekt som delar samma bana som en planet är vanliga i solsystemet. Det mest kända exemplet är de Trojanska asteroiderna i Jupiters bana i ett antal av mer än 12000 till antalet. Astronomer har också beräknat att trojaner i form av trojanplaneter kan finnas i andra solsystem men det finns ännu inga konkreta bevis. I vårt solsystem finns inga.

Nu har däremot ett internationellt forskarlag med hjälp av ALMA-teleskopet i Chile där ESO (The European Southern Observatory)   är partner hittat de  starkaste indicierna hittills för existensen av trojanplaneter.

Astronomerna studerade solsystemet PDS 70 där en ung stjärna med två kända Jupiterlika planeter, PDS 70b och PDS 70c finns. Genom analys av arkivdata från ALMA har forskarna nu upptäckt ett moln med materia i samma bana som PDS 70b i en position där trojaner kan finnas.

Trojaner rör sig inom de så kallade Lagrangeområdena, två utsträckta regioner före och efter en planet i dess bana, där den kombinerade gravitationskraften från planeten och moderstjärnan samverkar för att fånga in materia och hålla kvar detta. I ett av dessa områden i banan för PDS 70b noterades en svag signal som kan härröra från materia med en sammanlagd massa av omkring två gånger jordens måne.

Forskarna misstänker att det i dammolnet kan finnas trojaner av mindre slag eller att en planet håller på att bildas här. Vi har nu för första gången kunnat visa en plats där  trojanvärldar av detta slag kan existera skriver Balsalobre-Ruza.

Forskningen är det första steget i sökandet efter planeter med samma bana tidigt i sin existens skriver Nuria Huélamo, medförfattare och seniorforskare vid Astrobiologicentret. Det ger frågor om hur trojaner bildas och utvecklas och hur vanligt förekommande de är i ett planetsystem kompletterar Itziar De Gregorio-Monsalvo, chef vid ESO:s vetenskapliga kontor i Chile, som var med och bidrog till forskningsprojektet.

För att bekräfta denna upptäckt måste forskarna nu vänta till efter 2026, då de åter planerar att få tid för att använda ALMA för att se om PDS 70b och dess planetsyskon har rört sig i sin bana i samma hastighet runt moderstjärnan. Det skulle då vara ett vetenskapligt genombrott inom exoplanetforskningen skriver Balsalobre-Ruza.

Framtiden för denna typ av studier är spännande och vi ser fram emot de senare utökade observationsmöjligheter som ALMA får efter 2030 som drastiskt kommer att förbättra antennsystemets möjligheter att karaktärisera trojaner kring andra stjärnor” avslutar De Gregorio-Monsalvo i studien.

Bild vikipedia på stjärnan PDS 70 en mycket ung stjärna i stjärnbilden Kentauren. Beläget 370 ljusår bort från oss. I den protoplanetära skivan runt PDS 70 ses den nya planeten PDS 70b till höger. Nu misstänks en ytterligare  exoplanet  finnas i samma bana som PDS 70b vilken om den bekräftas kommer att benämnas  PDS 70d. 

Metallfattiga stjärnors planeter har bäst livsmiljö

 

Stjärnor som innehåller jämförelsevis stora mängder tunga grundämnen ger mindre gynnsamma förutsättningar till uppkomsten av komplext liv i sina planetsystem än metallfattiga stjärnors. Metallfattiga stjärnor var den första generationen stjärnor. Idag är dessa få till antalet därute (vår sol tillhör inte denna grupp). Stjärnor som bildats efter de första metallfattiga stjärnorna har liksom vår sol bildats av rester från supernovor. Vid en sådan bildas nya grundämnen och därför är andra generationens stjärnor metallrika likt vår sol. De första stjärnorna de metallfattiga stjärnorna ger bättre miljö för liv i sina planetsystem visas i en rapport från forskare vid Max Planck-instituten för solsystemforskning och kemi samt från universitetet i Göttingen.

Forskarna visade hur metalliciteten (metallhalten) i en stjärna är kopplad till dess planeters förmåga att omge sig med ett skyddande ozonskikt. Avgörande för skyddsbehov är intensiteten hos det ultraviolett ljus som stjärnan sänder ut i rymden, i skilda våglängdsområden. Ett ozonskikt som bildats runt en planet likt det finns på jorden skyddar liv på planeten från farlig strålning från sin sol. Ju högre metallhalt en stjärna har desto högre halt av farlig strålning kommer från denna.

Studien ger forskare som söker på himlen med rymdteleskop efter beboeliga stjärnsystem viktiga ledtrådar om var dessa kan vara särskilt lovande. De föreslår följande slutsats: att när universum åldras blir det alltmer ovänligt till uppkomst av komplext liv på nya planeter. Dessutom visar studien en nästan paradoxal slutsats att när universum åldras kommer det sannolikt att bli alltmer fientligt mot liv på de planeter som då bildas. Metaller och andra tunga grundämnen bildas inuti stjärnor i slutet av deras flera miljarder år långa livstid och - beroende på stjärnans massa - släpps de ut i rymden som stjärnvind eller i en supernovaexplosion. Det som blir byggmaterial för nästa generation stjärnor. Ju yngre stjärnor desto högre metallhalt innehåller de.

Varje nybildad stjärna har därför mer metallrikt byggmaterial tillgängligt än sina föregångare. Stjärnorna i universum blir mer metallrika för varje generation (och sänder ut allt mer strålning som är farlig för liv bör man förtydliga det) , beskriver Dr. Anna Shapiro (forskare vid Max Planck Institute for Solar System Research och huvudförfattare till den aktuella studien) det.

 Enligt studien minskar sannolikheten för att stjärnsystem kommer att producera nytt liv på en planet också då universum åldras. Sökandet efter livet är dock inte hopplöst. När allt kommer omkring har många stjärnors exoplaneter en liknande ålder som solen. Och vår sol hyser komplexa och intressanta livsformer på minst en av sina planeter. Jorden.

Vad vi kan lära oss är därför att nuvarande liv här och på eventuella andra planeter är värdefullt och att det i en framtid inte kan ersättas med nytt liv.

Bild vikipedia Stjärnhopen Messier 22 fotograferat rymdteleskopet Hubble. En vacker stjärnsamling.

För att förstå vad vi ser av exoplaneter måste vi först lära oss mer om jordsken.

 

Jorden absorberar mycket energi från solen men mycket av detta reflekteras tillbaks ut i rymden. Solljuset som reflekteras från jorden kallas Earthshine (jordsken). Vi kan se effekterna av det på den mörka delen av månen under en halvmåne.

Jordsken är en ljusreflex från en planet i detta fall jorden. Då vi ser ljuset från avlägsna exoplaneter ser vi direkt på deras exoplanet-sken utan att det reflekterats från ett annat objekt (vi ser exoplanetens mörka sida som finns i skuggan av sin sol då planeten sveper förbi sin sol). 

Om astronomer på en exoplanet såg på vårt jordsken som vi ser på exoplaneter skulle då jordskenet visas för dem, Nej inte enligt ovan beskrivning. Men med avancerade instrument skulle det kanske gå. Själva har vi inte dessa instrument.

Under de närmaste åren kommer däremot ett antal avancerade teleskop att börja arbeta. Tillsammans med JWST kommer de att ge oss de bilder som forskare väntat på i årtionden. Exempel på dessa kommande telekop är Giant Magellan Telescope i Chile, och det kommande rymdteleskopet LUVOIR (beräknas i drift under 2030-talet)  kommer vi in i en tidsålder av möjligheter till direktavbildade exoplaneter. Forskare måste förbereda sig för all denna nya data så att de har kunskap att rätt tolka dem.

Dessa framtida teleskop kommer att göra det möjligt för astronomer att karakterisera fler och fler jordliknande exoplaneter. Men för att tolka vad vi ser korrekt är om våra modeller vi arbetar utifrån  är korrekta. Då jorden är den enda planet vi känner till som har liv och är den enda beboeliga planeten med väl kända egenskaper, är jorden vårt enda testfall och den enda resurs astronomer har för att validera sina modeller utefter.

Det är nu jordsken kommer in. För eventuella astronomer på en exoplanet kan Venus och jorden ses finnas i vår sols beboeliga zon. Men deras planetsken är olika. Vi befinner oss i samma situation när vi i framtiden tittar på några avlägsna solsystems planetsken. Skillnaden av sken mellan Venus och Jorden kan hjälpa oss att förstå skillnaderna mellan livlösa planeter och planeter som är kan vara värdar för liv. I en ny artikel undersökte ett team av forskare hur jordsken kan användas för att bygga exakta modeller av intressanta planetsken. Detta beskrev de i en  artikeln “Polarized Signatures of a Habitable World: Comparing Models of an Exoplanet Earth with Visible and Near-infrared Earthshine Spectra.” Huvudförfattaren är Kenneth Gordon, doktorand vid Planetary Sciences Group vid University of Central Florida. Artikeln har godkänts för publicering i The Astrophysical Journal.

För mer om denna studie se här 

Bild vikipedia I nedan och nymåne reflekterar månens mörka delar indirekt solljus som kommer från jorden. Detta ger upphov till det som kallas jordsken.

Lustgas i atmosfärer på exoplaneter kan visa på liv.

 

Lustgas (skrattgas) (mon)oxid är en oorganisk förening av kväve och syre med den kemiska formeln N2O. Det är en bedövningsgas som bland annat används inom förlossningsvården. 

Forskare vid UC Riverside (university of California) föreslår nu att något saknas i den lista över kemikalier som astrobiologer använder för att söka efter liv på planeter runt andra stjärnor. Det saknade är lustgas. Kemiska föreningar i en planets atmosfär som kan indikera liv, kallade biosignaturer, inkluderar vanligtvis gaser som finns i överflöd i jordens atmosfär idag.

– Det är mycket sökande efter syre och metan som biosignaturer. Färre forskare har på allvar övervägt sökandet efter lustgas, men vi tror att det kan vara ett misstag, säger Eddie Schwieterman, astrobiolog vid UCR:sDepartment of Earth and Planetary Sciences.

Denna slutsats, och modelleringsarbetet som ledde fram till detta antagande beskrivs i en artikel som publicerades i dagarna i The Astrophysical Journal.

För att nå dit ledde Schwieterman ett team av forskare vilka kom överens om hur mycket lustgas livsformer på en planet som liknar jorden möjligen kan producera. De gjorde sedan modeller som simulerade detta slags planet runt olika typer av stjärnor och bestämde mängder N2O som kunde detekteras av ett observatorium som James Webb Space Telescope.

"I ett stjärnsystem som TRAPPIST-1, det närmaste och bästa systemet för att observera atmosfären på då det gäller steniga planeter kan du potentiellt upptäcka lustgas på nivåer som är jämförbara med CO2 eller metan på dessa, säger Schwieterman. Det finns flera sätt som levande varelser kan skapa lustgas genom. Mikroorganismer omvandlar exempelvis ständigt  kväveföreningar en metabolisk process som kan ge användbar cellulär energi.  

 " Livet genererar kväveavfallsprodukter som omvandlas av vissa mikroorganismer till nitrater. I ett akvarium byggs dessa nitrater upp som då gör att man måste byta vatten, säger Schwieterman.

"Men under rätt förhållanden i hav kan vissa bakterier omvandla dessa nitrater till N2O," förklarade Schwieterman. "Gasen läcker sedan ut i atmosfären."

Under vissa omständigheter kan N2O upptäckas i en atmosfär men det behöver  inte indikera på liv. Schwietermans team visade detta i sin modellering. En liten mängd lustgas skapas till exempel av blixtnedslag.

Forskargruppen anser dock att det nu är dags för astrobiologer att överväga alternativa biosignaturgaser som ex N2O.  James Webb-teleskopet  kan skicka information om atmosfären hos steniga, jordliknande planeter i TRAPPIST-1-systemet.

"Vi ville lägga fram den här idén för att visa att det inte är uteslutet att vi skulle hitta den här biosignaturgasen om vi letar efter den", sa Schwieterman.

Ja vi ska inte utesluta något (min anm.) liv är något som säkert kan lämna spår efter sig som vi ännu inte uppmärksammat. James Webb teleskopet är säkert fullbokat med uppdrag men en dag kan det kanske få in i sitt schema att söka efter lustgas på TRAPPIST-1

Bild https://astrobiology.com/tag/habitable

Vi ska inte i första hand söka efter blå exoplaneter

 

Balansen mellan land och vatten har till en del möjliggjort livet uppstått på jorden. Men det kan vara ett mycket ovanligt fenomen i universum i sin helhet, enligt en schweizisk-tysk studie som presenterades vid Europlanet Science Congress 2022 i Granada. Tilman Spohn och Dennis Höning studerade hur kontinenters och vattens utveckling och cykler kan forma utvecklingen på stenplaneter (med exoplaneter i detta sammanhang utelämnar vi gasjättar). Resultat från deras modeller tyder på att planeter har ungefär 80 % sannolikhet att mestadels täckas av land och med 20 % sannolikhet att vara havsvärldar. Knappt 1 % av resultaten visade en jordliknande fördelning av mark och vatten.

"Vi jordbor njuter av balansen mellan landområden och hav. Det är frestande att anta att en andra jord med liv skulle vara precis som vår, men våra modelleringsresultat tyder på att detta sannolikast inte är  fallet, säger prof Spohn, verkställande direktör för International Space Science Institute i Bern, Schweiz.

Teamets numeriska modeller tyder däremot på att den genomsnittliga yttemperaturen på  an sådan planet inte skulle vara alltför olika som vår enbart med en variation på kanske 5° Celsius. Men att fördelningen av land och hav skulle påverka planeternas klimat. En havsvärld med mindre än 10 % land skulle sannolikt vara fuktig och varm, med ett klimat som liknar jordens i den tropiska och subtropiska epoken som följde efter asteroidnedslaget som orsakade utrotningen av dinosaurierna.

De kontinentala världarna, med mindre än 30 % hav skulle däremot ha kallare, torrare och hårdare klimat. Svala öknar kan där uppta de inre delarna av landmassorna och totalt sett skulle dessa planeter likna vår jord någon gång under den senaste istiden, då omfattande glaciärer och inlandsisar utvecklades.

På jorden är tillväxten av kontinenter genom vulkanisk aktivitet och deras erosion ungefär balanserad. Liv baserat på fotosyntes trivs på land, där detta har direkt tillgång till solenergi. Haven ger en enorm reservoar av vatten som ökar nederbörden och förhindrar att det nuvarande klimatet blir för torrt.

"Jordens plattektonik driver fram intern värme geologisk aktivitet, såsom jordbävningar, vulkaner och bergsbyggande och resulterar i tillväxt av kontinenter. Landets erosion är en del av en serie cykler som utbyter vatten mellan atmosfären och det inre. Våra numeriska modeller av hur dessa cykler interagerar visar att dagens jord kan vara en exceptionell planet och att landmassans jämvikt kan vara instabil under miljarder år. Medan alla planetmodeller som modelleras och som kan betraktas som beboeliga kan deras fauna och flora vara helt annorlunda än vår, säger professor Spohn.

Säkert är mycket liv annorlunda på eventuella livsbärande exoplaneter.

Bild vikipedia som visar hur en exoplanet sveper runt en sol och denna sols  ljusstyrka dämpas. Detta är en vanlig metod att upptäcka en exoplanet på.

Misstaget uppdagades tre exoplaneter var stjärnor

 

De första världarna bortom vårt solsystem upptäcktes för tre decennier sedan. Sedan dess har nästan 5 000 exoplaneter bekräftats i vår galax. Astronomer har utöver det upptäckt ytterligare ca 5 000 planetariska kandidater – objekt som kan vara planeter men ännu inte har bekräftats som detta. Listan över planeter har nu krympt med minst tre. 

I en studie som publicerats i Astronomical Journal rapporterar MIT-astronomer  att tre, potentiellt fyra planeter som ursprungligen upptäckts av NASA: s Kepler rymdteleskop är felklassificerade. Istället är dessa sannolikt små stjärnor. Teamet använde uppdaterade mätningar för att dubbelkontrollera det som man trodde  planeternas storlek och upptäckte då att tre av dessa är  för stora för att vara planeter. Med nya och bättre uppskattningar av stjärnegenskaper fann forskarna då att de tre objekten, kända som Kepler-854b , Kepler-840b  och Kepler-699b uppskattas vara mellan två och fyra gånger större än Jupiter.

"De flesta exoplaneter är av Jupiter-storlek eller mindre. Två gånger [storleken] Jupiter är redan misstänkt. Större än så kan inte vara en planet har vi tidigare konstaterat säger studiens huvudförfattare Prajwal Niraula, graduate student in MIT's Department of Earth, Atmospheric, and Planetary Sciences. 

En fjärde planet, Kepler-747b  är ungefär 1,8 gånger Jupiters storlek vilket kan jämföras med de allra största bekräftade planeterna. Kepler-747b planetariska status, avslutar teamet, är misstänkt men inte helt osannolik. Arbetet med att hitta fler exoplaneter som bör vara stjärnor fortsätter.

Bild vikipedia på Keplerteleskopet som togs ur bruk 2018 efter att bränslet tagit slut efter 9 år av exoplanetsökande.

James Webb teleskopet snart igång i sökande efter tecken på liv på exoplaneter

 

James Webb Space Telescope (JWST) lanserades i december förra året som det kraftfullaste rymdteleskopet hittills efter Hubbleteleskopet.  Det är nu i full gång med att långsamt koppla upp sina instrument, veckla ut sina solskydd och justera sina speglar inför driftstarten. Om några månader kommer det mest kraftfulla rymdteleskop som någonsin byggts därefter att sikta sina instrument ut i stjärnorna. Astronomer hoppas efterhand att JWST ska förändra hur vi förstår universum, precis som rymdteleskopet Hubble gjorde för några årtionden sedan då detta kom igång. OBS Hubbleteleskopet är fortfarande i gång och ger oss nya rön.

 

En förmåga som JWST erbjuder vilket Hubble inte kan är möjligheten att direkt avbilda planeter som kretsar runt avlägsna stjärnor och förhoppningsvis upptäcka tecken på liv där. Kanske civilisationer som liknar vår? Idéer om vad vi ska söka efter finns utifrån hur vi själva skulle se ut därifrån.

Vi avger ex spillvärme (från industri och hem och så vidare) och artificiellt ljus under  natten. Men viktigast tecknet på liv på jorden betraktat utifrån är av allt vi producerar av kemikalier som fyller vår atmosfär med föreningar som annars inte skulle finnas närvarande naturligt. Dessa artificiella atmosfäriska beståndsdelar kan vara det som ger de tecken  en avlägsen främmande art som skannar galaxen med sitt eget kraftfulla teleskop skulle söka efter och se som tecken på någon form av livsformers utsläpp.

I ett nytt dokument – på ArXiv – beskrivs en teori om möjligheten att använda JWST för att söka efter eventuellt existerande föroreningar i exoplaneters atmosfärer. Dokumentet fokuserade specifikt på klorfluorkarboner (CFC) något vi på jorden släppt ut i miljön då vi producerar detta industriellt som köldmedier och rengöringsmedel. CFC skapade ett massivt hål i jordens ozonskikt under 1980-talet, innan ett internationellt förbud kom mot dess användning 1987 vilket hjälpte till att minska nivån av CFC i atmosfären till mindre skadliga nivåer. Dessa "växthusgaser med långa atmosfäriska nedbrytningstider" kan man söka efterdå upptäckten av sådana är nästan säkra bevis på en civilisation som är tekniskt kunnig och likt vi smutsar ner sin atmosfär. 

Men vi bör förstå att en civilisation därute kanske inte tar genvägen som vi att förorena sin miljö vid sin tekniska uppgång (min anm.) De kanske har en ren miljö och blir då omöjliga att finna med denna metod. Vi måste även finna denna civilisations nedsmutsning i den tid detta sker då denna tid troligast är en kort tid om civilisationen som gör detta ska bestå en längre tid.

Det finns även vissa begränsningar för JWST: s möjligheter att finna CFC. Om en planets stjärna (sol) är för ljusstark kommer detta att dränka signalen. Teleskopet kommer därför att ha störst framgång i sökandet efter CFC genom att se på M-klassstjärnors exoplaneter då dessa stjärnors sken  inte är så ljusstark men är  långlivade röda dvärgstjärnor. Ett närliggande exempel är TRAPPIST-1, en röd dvärgstjärna  40 ljusår bort, med flera planeter i jordstorlek som kretsar inom den beboeliga zonen runt stjärnn. JWST skulle kunna se CFCs på TRAPPIST-1:s planeter om det finns eftersom den dunkla stjärnan inte kommer att dränka CFC-signaturen på samma sätt som en ljusstark stjärna, som vår sol (en stjärna av G-typ), skulle göra.

Men dilemmat är att M-klasstjärnor vanligtvis inte är gynnsamma för att ge livet  möjlighet på sina planeter åtminstone inte under sina första miljarder år då de är instabila och skickar ut kraftfulla soleruptioner som kan utrota gryende liv på närliggande planeter. De tenderar dock att lugna ner sig med åldern så det är inte en omöjlighet att det efterhand  kan utvecklas liv på exoplaneter här.

Har tyvärr igen uppgift på hur gammal TRAPPIST-1 är(min anm.). Men vi bör nog finna metoder som gör att vi i första hand ska söka liv på planeter vid solliknande stjärnor, som vår gula sol inte vid livsfientliga miljöer som de  vid röda dvärgar.

Bild vikipedia en illustration av TRAPPIST-1 och de sju planeterna där.

Vi bör söka efter planeter med liknande axellutning som Jorden då vi söker efter liv däruppe.

 

  Planeter som lutar runt sin axel likt jorden har bättre förmåga att utveckla komplext liv. Denna upptäckt hjälper nu forskare att förfina sin strävan efter sökningen efter mer avancerat liv på exoplaneter. Den NASA-finansierade studies resultat kommer att presenteras vid Goldschmidt Geochemistry Conference.

Den första exoplaneten upptäcktes 1992.  Man anser i dag att exoplaneter bör finnas på rätt avstånd från sin sol för att de ska ha flytande vatten. I den så kallade "Guldlockzonen". Men för mer avancerat liv är andra faktorer också viktiga exempelvis syre i atmosfären. Forskare har skapat sofistikerade modeller av de förhållanden som anses nödvändiga för livsmöjligheter som vi känner det från  jorden ska kunna producera syre.

I dessa modeller kan olika parametrar angetts för att visa hur förändringar av  förhållanden förändrar mängden syre som produceras genom fotosyntesen.

Senior Researcher Stephanie Olson vid Purdue University säger i ett uttalade, "I modellen ändrar vi dagslängden, atmosfärmängden , fördelningen av mark och hav etc. för att se hur den marina miljön och marina syreproducerande organismer reagerar under olika förutsättningar.

Forskare har funnit att ökad dagslängd, ökat lufttryck och framväxten av kontinenter alla påverkar näringstransporter i samband med havscirkulationsmönstret vilket påverkar  syreproduktionen. Det föreslås att dessa relationer kan ha bidragit till jordens syresättning genom att underlätta syreöverföring till atmosfären när jordens rotation saktar ner, kontinenter växer och lufttrycket ökar över tid”.

"De mest intressanta resultaten erhölls när vi modellerade in planetens lutning i sin axel. Det vill säga hur planeten lutar när den kretsar runt sin sol säger Megan Barnett, doktorand vid University of Chicago som var involverad, och tillägger

"I vår modell ökade  lutningen effektiviteten i återvinningen av biologiska komponenter, vilket ökade produktionen av fotosyntetiskt syre i havet. Effekten är livsuppehållande. Det var som att fördubbla mängden näringsämnen. "

 

Jorden lutas i en vinkel av 23,5 grader runt sin axel. Detta ger oss årstiderna och delar av världen utsätts för direkt solljus på sommaren mer än på vintern. Men inte alla planeter i vårt solsystem lutar som jorden. Uranus lutar 98 grader medan Merkurius inte lutar alls. Lutningen storlek har betydelse.

Dr. Olson fortsätter med att säga: "Det finns flera faktorer att tänka på när man letar efter liv på en annan planet. Planeten måste vara på lämpligt avstånd från stjärnan för att tolerera flytande vatten och innehålla de kemiska beståndsdelarna i livets ursprung. En liten lutning eller extrem säsongsvariation på en planet med en lutning som Uranus kan begränsa livets tillväxt av avancerade djurarter, Men påverkar mindre mikroorganismerna. Ovan bör tas hänsyn till när vi söker efter liv däruppe ska vi söka liv av avancerat slag eller liv på mikronivå? (min anm.)

Bild från pixabay.com  på Jorden.

Försök att förstå sammansättningen av atmosfären på exoplaneter

 

Under de senaste 25 åren har astronomer upptäckt mer än  4000 exoplaneter (planeter i andra solsystem). En del av dessa har upptäckts vara likt jorden stenplaneter där även is och atmosfär verkar finns.

 Genom att använda en kombination av olika observationstekniker har många av dessa exoplaneters  massa, storlek och densitet kunnat bestämmas.

Att studera atmosfären på steniga planeter är dock extremt svårt med den utrustning som för närvarande finns tillgänglig.

CARMENES är ett konsortium som samarbetar med Canary Astrophysics Institute där man söker vid M dvärgstjärnor efter planeter med Exoearths med nära infraröd instrument och optiska instrument och undersöker resultat i spektrometrar.

Där presenterades en studie ledd av Trifonov, astronom vid Max Planck Institute for Astronomy i Heidelberg (Tyskland). Den handlar om arbetet med att klassificera  atmosfären vid en så kallad superjord, en planet betydligt större än jorden Grise-486b i omloppsbana runt sin sol den röda dvärgen Grise 486. Detta system finns 26 ljusår från oss i riktning mot stjärnbilden jungfrun (Virgo).

 

För att göra detta har forskare använt en kombination av transitmätning (skugga från planeten vid passage framför stjärnan) och radiell hastighetsspektroskopiteknik (rödljusförskjutning), bland annat MuSCAT2 (multi för att studera atmosfären hos transitexoplaneter) med 1,52 m Carlos Sanchez-teleskopet vid Teide-observatoriet.

Resultaten av denna studie publicerades i tidskriften Science. Planeten de upptäckte fick beteckningen som nämnts ovan Gliese486b och har 2,8 gånger jordens massa och är 30 % större. "Att beräkna den genomsnittliga densiteten från massa- och radiemätningar tyder på att dess sammansättning liknar Venus och Jordens. Det finns metallkärnor inuti Venus och jorden," säger en av IAC-forskarna. Gliese 486b kretsar i en cirkulär bana som tar 1,5 dag runt sin sol på ett avstånd av 2,5 miljoner kilometer från sin sol.

 Trots att planeter ligger mycket nära sina stjärnor (dennas är extremt nära) bevarar de förmodligen en del av sin ursprungliga atmosfär (stjärnorna av M-typ är mycket svalare än vår sol det handlar om röda dvärgstjärnor), så vi kommer att observera planeter runt dessa mer i detalj när  nästa generation av instrument kommer.

Gliese 486b  är en bra kandidat för dessa nya  teleskop (kanske James Webb kan vara ett min anm.). Grease 486b har enligt  mätningar som är möjliga med dagens instrument en temperatur av ca 430 ° C på sin yta men kan likväl ha en atmosfär. Jämför med Venus som är helt dold i atmosfär men likväl anses ha en marktemperatur av 470C vilket innebär att bly flyter om det finns där.

En illustration (bilden ovan) från https://www.jioforme.com/nearby-super-earth-may-be-ideal-for-atmospheric-surveys/224816/ som visar solen Grease 486 med sin exoplanet som omtalas ovan Grease 486b (den svaga ljuspunkt till höger om stjärnan).

Tre åldriga planeter vid tre uttömda, gamla, röda stjärnor.

 

Ett internationellt team av astronomer med ledning av professor Dr. Habil. Andrzej Niedzielski, astronom vid Nicolaus Copernicus-universitetet i Torun (Polen) har upptäckt ytterligare tre exoplaneter.

Dessa planeter kretsar kring röda jättestjärnor som kan ses som vår sols äldre systrar. Stjärnor äldre än vår sol.

Den ena stjärnan är HD 4760 ett objekt av åttonde magnituden i konstellationen Fiskarna. Den är 40 gånger större och avger 850 gånger mer ljus än solen. Men på grund av dess avstånd (ca 1781 ljusår från oss) är den osynlig för blotta ögat. Dock kan den ses i mindre amatörteleskop.

Här finns enligt professor Niedzielski en planet som är 14 gånger mer massiv än Jupiter. Den ligger i en omloppsbana som liknar jordens runt sin sol innebärande ett avstånd från denna av cirka 1,1 astronomiska enheter (en atmosfärisk enhet är avståndet jorden - solen).  Ett år på den här planeten är 434 dagar (jorddagar).

Astronomerna har nyligen även upptäckt en planet som kretsar kring TYC 0434-04538-1 en stjärna cirka 2032 ljusår från oss i Serpens-konstellationen (Ormens stjärnbild). Denna stjärna lyser nästan 50 gånger starkare än solen. Men även för att se denna behövs det ett teleskop. Anledningen är återigen det stora avståndet. Stjärnan är tio gånger större än solen och här finns en planet som är sex gånger större än Jupiter.

"Intressant nog kretsar den här planeten ganska nära sin stjärna på ett avstånd av endast 0,66 astronomiska enheter. I vårt solsystem skulle det motsvara mellan Venus och jordens banor säger professor Niedzielski. Ett år på den här gasplaneten tar 193 dagar.

Den tredje av solens äldre systrar, HD 96992 ligger närmast oss 1305 ljusår bort. Det är en stjärna av nionde magnituden och finns i riktning mot Stora Björn (stora karlavagnen som jag en gång lärde mig).

"Den här stjärnan är sju gånger större och nästan 30 gånger mer energirik än solen. Här finns en planet med en massa som är något större än Jupiters i en bana av 1,24 astronomiska enheter från sin sol. Ett år på den här planeten varar i 514 dagar, säger professor Niedzielski.

 

Om 5 miljarder år blir Solen en röd jätte och kommer att expandera till ca 250 gånger sin nuvarande storlek. De innersta planeterna, Merkurius, Venus och Jorden, kommer då att slukas. Här kan ses hur solen kommer att se ut då den svällt upp till en röd jätte och slukar Merkurius, Venus och Jorden. Se film här som visar händelsen som en gång kommer att ske. Något som redan skett ovan tre stjärnor och dess eventuella stenplaneter.  Därefter sjunker solen samman och blir en vit dvärg (något som sker i framtiden även med de tre nämnda ovan). Bild från vikipedia.

Vid solen TOI 451 har tre spännande världar upptäckts

 

Med hjälp av observationer från NASA: s Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) har ett internationellt team av astronomer upptäckt tre heta världar större än jorden kretsande kring en mycket ung sol som fått beteckningen TOI 451.

Systemet finns i en samling stjärnor i riktning mot stjärnbilden Fiskarna. En stjärnhop i vilken stjärnor med en ålder av 120 miljoner år finns. Att jämföra med vårt solsystem som är 4,6 miljarder år gammalt.

Planeterna vid solen TOI 451 upptäcktes i bilder tagna av rymdteleskopet TESS (vilket kan uttydas då stjärnan fått ett T i början på sitt namn) Bilderna är  tagna mellan oktober och december 2018. Uppföljningsstudierna av dessa bilder och fler  observationer  gjordes under 2019 och 2020 med hjälp av NASA:s rymdteleskop Spitzer vilket nu pensionerats.

Flera andra markbaserade anläggningar användes exemeplvis Infraröd data från NASA: s Near-Earth Object Wide-Field Infrared Survey Explorer (NEOWISE) satellit  samlades in mellan 2009 och 2011.

Flera observationer visar att TOI 451 sannolikt har två avlägsna stjärnkamrater (solar)som cirklar runt varandra långt bortom planeterna. Analyserna från ovanstående pågår äänu.

Systemet är intressant för oss astronomer, säger Elisabeth Newton biträdande professor i fysik och astronomi vid Dartmouth College i Hannover i New Hampshire vilken var den som ledde analyseringen och tillägger. "Solsystemet är endast 120 miljoner år gammalt och bara 400 ljusår bort vilket möjliggör detaljerade observationer av detta unga planetsystem. Och eftersom det finns tre planeter mellan två och fyra gånger jordens storlek är de särskilt lovande mål för att testa teorier om hur planeters atmosfärer utvecklas."

Den unga stjärnan TOI 451 är även känd för astronomer som CD-38. Den har 95% av vår sols massa men är 12% mindre, något svalare och släpper ut 35% mindre energi. TOI 451 roterar ett varv på 5,1 dag vilket är mer än fem gånger snabbare än solen.

TESS söker  nya världar genom att leta efter skuggan av dessa då de passerar framför sin sol TESS använder den så kallade transitmetoden . Det har resulterat i att TESS upptäckt tydliga skuggor från alla tre planeterna. Newtons team fick även mätningar från Spitzer som stödde TESS resultat och hjälpte till att utesluta alternativa förklaringar. Ytterligare uppföljningsobservationer kom från Las Cumbres Observatory – ett globalt teleskopnätverk med huvudkontor i Goleta, Kalifornien – och Perth Exoplanet Survey Telescope i Australien.

 

Även TOI 451 mest avlägsna planet kretsar tre gånger närmare sin sol än Merkurius någonsin närmar sig solen )Merkurius omloppstid är 88 dagar) så alla dessa världar är ganska varma och ogästvänliga för livet som vi känner det. Temperaturuppskattningar varierar från ca 1200 grader Celsius för den innersta planeten till ca 450 C för den yttersta.

 

TOI 451 b bana tar 1,9 dagar och har en storlek av 1,9 gånger jordens storlek medan dess beräknade massa varierar från två till 12 gånger jordens.

TOI 451 c, fullbordar en bana på 9,2 dag och är ungefär tre gånger större än jorden och har mellan tre och 16 gånger jordens massa.

Den längst ut från solen och största världen, TOI 451 d, cirklar runt sin sol på 16 dagar och är fyra gånger så stor som jorden och väger mellan fyra och 19 jordmassor.

Astronomer förväntar sig att planeter så stora som dessa behåller mycket av sin atmosfär trots den intensiva värmen från deras närliggande stjärna. Olika teorier om hur atmosfärer utvecklas när ett planetsystem når TOI 451:s ålder förutsäger ett brett spektrum av egenskaper. Läs mer om detta här. 

Bild från https://www.nasa.gov/