Hur lik jorden är en ”jordlik” planet?

De första extrasolära planeterna, exoplaneterna – planeter utanför vårt solsystem, upptäcktes av forskaer på jorden under 1990-talet. Sedan dess har tekniken gått framåt. Därtill är det lite som med kantareller; När man hittat den första har man dels lärt sig hur och var man ska leta och dels fått siktet kallibrerat. Upptäckter av exoplaneter rasslar in som kantareller i den mest underbara svampskog och vi har igen fått möjligheter att förtydliga vår bild av det universum vi lever i.

Förrän vi går vidare ska vi ta en blick på vad det är de stora teleskopen på jorden och de speciellt anpassade teleskopen utanför jordens atmosfär ger för information om exoplaneterna.

Light curve of TRAPPIST-1 — showing the dimming events caused

Det ljus som för knappt 40 år sedan strålade ut från stjärnan vi kallar Trappist-1 varierade i styrka på sådant sätt att det går att urskilja regelbundna svackor i ljusflödet. Svackorna relateras till föremål som kommer in mellan oss och Trappist-1. Så gör planeter. Bild: ESO/M. Gillon et al.

Det är helt enkelt inte möjligt att se planeterna – så som vi uppfattar det ”att se”. Däremot finns det massor av data i graferna som kan brukas för att skapa en bild av det vi skulle kunna se. Med en god uppfattning om en stjärnas massa kan man beräkna planeternas massa utgående från deras bana kring stjärnan. Hur stor del av stjärnans ljus som stoppas av en planet som kommer in mellan värdstjärnan och teleskopen på jorden ger information om planetens storlek. Ju större planeten är desto större del av stjärnans ljus blockerar den. Med kunskap om både massa och storlek hos en planet kan man bestämma dess massa och på så sätt inte bara skilja på gas- och stenplaneter utan också få en uppfattning om planetens ytgravitation.

Att dela upp ljuset som en stjärna utstrålar i enskillda våglängder ger information om dess sammansätning. Varje grundämne har sin egen signaturbild i form av emissionslinjer och absorbtionslinjer.

1024px-Emission_spectrum-Fe.svg

Emissionsspektrum för järn.

Därtill kan man, när man ser på en isolerad våglängd i taget, se om planeten har atmosfär. Ifall vissa specifika våglängder av elektromagnetisk strålning absorberas av planetens atmosfär kommer det att göra sänkan i ljusmängden vi ser från stjärnan större i just de våglängderna. Det speciella våglängder fenomenet uppträder i ger i sin tur information om atmosfärens sammansättning.

Space_Station_sunrise

Soluppgång sedd från den internationella rymdstationen, fotograferad av ESA astronaut Samantha Cristoforetti under henneds Futura-uppdrag 2015. Copyright: ESA/NASA

Sammansättningen av gaser i vår egen atmosfär gör att de korta våglängderna av det synliga ljuset bryts och vi ser det som blått. Vid soluppgång och solnedgång når oss solljuset först när det passerat en stor mängd atmosfär. Då har de korta våglängderna redan reflekteras och de långa våglängderna, vilka vi uppfattar som rött, är de enda som når oss.

BloodMoon_L

När Jorden befinner i linjen mellan Solen och Månen når inget solljus Månen direkt. Månen blir då inte helt mörk eftersom diffusserat ljus som gått igenom Jordens atmosfär lyser upp Månen. Skulle man då stå på Månen skulle man se alla Jordens soluppgångar och solnedgångar samtidigt. Därav kommer dess röda sken.

På samma sätt som man från Månen, med spektroskopins hjälp, skulle kunna se att jorden har en atmosfär och också se hur den är sammansatt, kan man få en hel del information om en exoplanets eventuella atmosfär när den passerar mellan oss och sin värdstjärna.

Sammanfattningsvis kan vi säga att vi inte har en susning om hur en exoplanet ser ut. Däremot kan vi med fysikens och matematikens hjälp beräkna en himlakropps storlek och massa. En del verktyg är de samma som används vid beräknandet av våra satelliters färd kring jorden. Den kunskapen hjälper oss beräkna densitet och ytgravitation. Spektroskopin kan ge oss information om en exoplanets atmosfär. Den informationen kan sedan ligga till grund för em uppskattning om hurudan strålning som når planetens yta.

I mångt och mycket är detta mer värdefull information än att känna till en exoplanets utseende. Det ger lite känsla av att hålla mailkontakt med någon i jämförelse med att se personen genom vimlet på kaféet. Men – Den dag vi kan få en bild av en exoplanet blir det till att förbereda sig för en överraskning. Till vänster i bilden nedan syns den bästa bild vi hade av Pluto 2010. Då är ändå Pluto en del av vårt eget solsystem, som längst c:a 50 AU från jorden. Ljuset från Pluto når oss, beroende på var i sin bana Pluto befinner sig, på 4-7 timmar. Ljuset från den närmaste exoplanet vi hittat, den kring vår grannstjärna Proxima Centauri, tar över fyra år på sig att nå oss.

pluto

Till vänster ser vi en bild av Pluto som konstruerades 2010, baserat på data från rymdteleskopet Hubble. Till höger har fyra bilder tagna av New HorizonsLORRI, kombinerats med färgdata från Ralph-instrumentet för att skapa en bild av Pluto ”i helfigur”. Bild: NASA/JHUAPL/SwRI

 

Hur lyder då svaret på frågan som ställdes i rubriken? Det låter kanske vänta på sig. Det är inte en fråga som besvaras i en hast.

 

 


JanJan är lärare i matematik och vetenskapliga tillvalsämnen på Sursik skola i Pedersöre, Finland. Att ta in världsrymden i klassrummet ger ofta, åtminstone, ett delsvar på frågan ”Varför?”, en fråga som hörs rätt ofta i samband med matematikundervisningen. Att dryfta stora frågor ger nyfikenheten näring, vilket i sin tur är en av nyckelingredienserna till framgång.

Annonser

En reaktion på ”Hur lik jorden är en ”jordlik” planet?

  1. Ping: Hur beboelig är ”den beboeliga zonen”? | EduGalaxen

Kommentera

Fyll i dina uppgifter nedan eller klicka på en ikon för att logga in:

WordPress.com Logo

Du kommenterar med ditt WordPress.com-konto. Logga ut / Ändra )

Twitter-bild

Du kommenterar med ditt Twitter-konto. Logga ut / Ändra )

Facebook-foto

Du kommenterar med ditt Facebook-konto. Logga ut / Ändra )

Google+ photo

Du kommenterar med ditt Google+-konto. Logga ut / Ändra )

Ansluter till %s