Pressmeddelande

Astronomer upptäcker en värld med en tjock, ogästvänlig atmosfär och ett hjärta av is

16 december 2009

Astronomer har upptäckt den andra "superjorden" runt en annan stjärna [1] för vilken man kunnat mäta planetens massa och radie. Det ger viktiga ledtrådar till dess struktur. Planeten, som kretsar kring en mindre stjärna bara 40 ljusår från oss, är dessutom är den första kända superjord där en atmosfär har upptäckts, vilket öppnar upp dramatiska nya möjligheter i jakten på beboeliga planeter. Den nya planeten, som kallas GJ 1214 b, har en massa på ungefär sex gånger jordens. Dess inre består sannolikt mest av is, men ytan tycks vara relativt varm. Planeten är omgiven av en tjock atmosfär som gör den ogästvänlig för liv - åtminstone som vi känner det på jorden.

I veckans nummer av tidskriften Nature rapporterar astronomer sin upptäckt av en planet runt den näraliggande dvärgstjärnan GJ 1214 [2]. Det blir andra gången som en superjord upptäckts genom den så kallade passagemetoden. Den första var planeten Corot-7 b [3]. En planetpassage kan observeras om planetens bana är orienterad så att vi kan se när den passerar framför sin stjärnas skiva. Den nyupptäckta planeten har en massa som är ungefär sex gånger så mycket som jordens och dess radie är 2,7 gånger större än vår hemplanet. I storlek ligger den alltså mellan jorden och solsystemets isjättar Uranus och Neptunus.

Trots att planeten GJ1214 b har en massa likande Corot-7 b, har den en betydligt större diameter. Det tyder på att de två planeterna måste ha mycket olika sammansättning. Corot-7 b har sannolikt en stenig kärna och kan vara täckt av lava. GJ 1214 b, tror forskarna, består istället till tre fjärdedelar av vattenis. Resten utgörs av kisel och järn.

GJ 1214 b kretsar kring sin stjärna en gång var 38:e timme på ett avstånd av bara två miljoner kilometer. Den ligger alltså 70 gånger närmare sin stjärna än jorden gör från solen.

- Att den ligger så pass nära sin värdstjärna innebär att planeten måste ha en yttemperatur på ungefär 200 grader Celsius, vilket är för varmt för att vatten ska kunna vara flytande, säger David Charbonneau, huvudförfattare till en forskningsartikel som rapporterar upptäckten.

När astronomerna jämförde radien som uppmätts hos GJ 1214 b med teoretiska modeller av planeter upptäckte de att planeten är mer utsträckt än man hade väntat sig enligt teorin. Det pekar på att det måste finnas något mer än bara planetens fasta yta som skymmer stjärnans ljus: en 200 kilometer tjock atmosfär som omger planeten.

- Denna atmosfär är mycket tjockare än jordens. Det gör att det höga trycket och bristen på ljus skulle utesluta liv som vi känner det. Men förhållandena är ändå väldigt intressanta eftersom de skulle kunna möjliggöra komplexa kemiska reaktioner, tillägger David Charbonneau.

Enligt teammedlemmen Xavier Bonfils måste planetens atmosfär vara relativt nybildad:

- Då planeten är för varm för att ha kunnat behålla en atmosfär länge, ger GJ 1214 b oss ett första tillfälle att studera en nybildad atmosfär som beslöjar en värld som kretsar kring en annan stjärna. Att planeten ligger så pass nära oss gör att vi kommer att kunna studera dess atmosfär även med dagens tekniska utrustning.

Planetens passager framför sin stjärna upptäcktes inom projektet MEarth, som bevakar 2000 stjärnor med massor mindre än solens för att letar efter exoplanetpassager [4]. För att kunna bekräfta GJ 1214 b som en riktig planet och för att få fram dess massa (genom den så kallade Dopplermetoden) behövde forskarna spektrografen HARPS vid ESO:s 3,6-meter teleskop vid La Silla och dess förmåga att göra precisionsmätningar. HARPS oöverträffade stabilitet och höga precision har gjort instrumentet till världens mest framgångsrika jägare av små exoplaneter.

Stephane Udry, medförfattare till artikeln, understryker HARPS roll i upptäckten:

- Denna planet är den andra superjord-exoplaneten för vilken man har kunnat få fram massan och radien, och det har gjort det möjligt för oss att fastställa dess densitet och inre struktur. I båda fallen var data från HARPS nödvändiga för att kunna karakterisera planeten.

Charbonneau summerar vad resultaten innebär:

- Skillnaderna i sammansättning mellan dessa två planeter är relevanta för jakten på beboeliga världar. Om superjordplaneter i allmänhet är omgivna av en atmosfär som liknar den hos GJ 1214 b kan de vara ogästvänliga för utvecklingen av liv såsom vi känner det på vår egen planet.

Malcolm Fridlund, astronom vid europeiska rymdorganet ESA, som var med i teamet som upptäckte stenplaneten Corot-7b, kommenterar upptäckten.
- Vi har nu sex terresta planeter: Merkurius, Venus, jorden, Mars, Corot-7b och GJ 1214 b, säger han.

Enligt Fridlund liknar den nya planeten solsystemets ismånar, som saturnusmånen Titan och Jupiters största månar. Det ger ledtrådar till skillnaderna mellan de två superjordarna, menar han.
- Vi borde kunna dra några slutsatser snart om varför superjordarna ser så olika ut. Skillnaderna beror nog på bildningsmekanismen, säger Malcolm Fridlund.

Noter

[1] En superjord definieras som en planet vars massa ligger mellan en och tio ganger jordens. En exoplanet är en planet som kretsar kring en annan stjärna än solen.

[2] Stjärnan GJ 1214 är fem ganger mindre än solen och lyser tre hundra ganger svagare.

[3] Corot-7 b är den minsta kända exoplaneten, med den snabbaste omloppstiden. Dess densitet är ganska lik jordens, vilket tyder på att den är en stenig värld med fast yta. Den upptäcktes med passagemetoden och dess egenskaper avslöjades av HARPS (ESO 33/09).

[4] Projektet MEarth använder en armada av åtta små teleskop, vart och ett med en spegeldiameter på 40 cm, som är belägna på bergstoppen Mount Hopkins i Arizona, USA. MEarth letar efter stjärnor vars ljusstyrkor ändrar sig med tiden. Målet är att upptäcka en planet som åker framför sin stjärna, en så kallad passage. Under en sådan ”miniförmörkelse” blockerar planeten en liten del av stjärnans ljus och gör att den ser ut att lysa svagare. NASA-satelliten Kepler använder också passager för att leta efter jordliknande planeter runt stjärnor som liknar solen. En sådan stjärna lyser bara en tiotusendel mindre under en planetpassage. För att registrera en så liten minskning av ljusstyrkan krävs så pass hög precision att sådana planeter endast kan upptäckas från rymden. En superjord som kretsar kring en liten, röd dvärgstjärna ger däremot en större proportionell minskning i ljusstyrka och en starkare signal som även kan upptäckas med teleskop på marken.

Mer information

Forskningsresultaten presenteras i en artikel i veckans nummer av Nature (”A super-earth transiting a nearby low-mass star” av David Charbonneau m. fl.).

Teamet består av forskarna David Charbonneau, Zachory K. Berta, Jonathan Irwin, Christopher J. Burke, Philip Nutzman, Lars Buchhave, David W. Latham, Ruth A. Murray-Clay, Matthew J. Holman och Emilio E. Falco (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge, USA), Christophe Lovis, Stephane Udry, Didier Queloz, Francesco Pepe och Michel Mayor (Genèveobservatoriet, Switzerland), Xavier Bonfils, Xavier Delfosse och Thierry Forveille (University Joseph Fourier — Grenoble 1/CNRS, LOAG, Grenoble, France) och Joshua N. Winn (Kavliinstitutet för astrofysik och rymdforskning, MIT, Cambridge, USA).

Detta är den översatta versionen av ESO:s pressmeddelande 50/09, som tagits fram inom ramarna för ESON, ett nätverk av medarbetare i ESO:s medlemsländer som fungerar som lokala kontaktpersoner för media i samband med ESO:s pressmeddelanden och andra händelser. ESON:s kontaktperson i Sverige är Robert Cumming.

ESO, Europeiska sydobservatoriet, är Europas främsta mellanstatliga organisation inom astronomi och världens mest produktiva observatorium. Det stöds av 14 länder, bland dem Sverige. http://www.eso.org

Länkar

• Forskningsartikeln
• Mer information (på engelska): Exoplanet Media Kit (PDF)

Kontakter

Stéphane Udry
Geneva University, Switzerland
Geneva, Switzerland
Tel: +41 22 379 2467
E-post: stephane.udry@unige.ch

Xavier Bonfils
Université Joseph Fourier - Grenoble 1 / CNRS, Laboratoire d'Astrophysique de Grenoble (LAOG), France
France
Tel: +33 47 65 14 215
E-post: xavier.bonfils@obs.ujf-grenoble.fr

David Charbonneau
Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics
Cambridge, USA
Tel: +1 617 496 6515
E-post: dcharbon@cfa.harvard.edu

Johan Warell (Presskontakt för Sverige)
ESO:s nätverk för vetenskaplig kommunikation
Skurup, Sverige
Tel: +46-706-494731
E-post: eson-sweden@eso.org

Connect with ESO on social media

Detta är den översatta versionen av ESO:s pressmeddelande eso0950 som har tagits fram inom ESON, ett nätverk av medarbetare i ESO:s medlemsländer. ESON-representanterna fungerar som lokala kontaktpersoner för media i samband med ESO:s pressmeddelanden och andra händelser. ESON:s kontaktperson i Sverige är Johan Warell.