Jordlignende planet i bane om Solens nærmeste nabo: Proxima Centauri

I går blev det sensationelt annonceret at der findes en Jordlignende planet i bane om Solens allernærmeste nabostjerne – Proxima Centauri. Artiklen bag blev i dag offentliggjort i Nature.

“Jordlignende” planeter er planeter med en masse i nærheden af Jordens og placeret i den “beboelige zone” – det vil sige i en afstand fra deres stjerne som tillader flydende vand på overfladen. Jordlignende planeter har længe været den hellige gral i exoplanetforskningen og blandt de tusindvis af opdagede exoplaneter kan de jordlignende stadig tælles på to hænder.

Derfor er det da også en genuin sensation at man nu har opdaget en sådan planet i bane om den allernærmeste stjerne.

Proxima Centauri er formentlig en del af et trippel-stjernesystem med dobbeltstjernen Alfa Centauri. Systemet består af to stjerner på størrelse med Solen, Alfa Centauri A og Alfa Centauri B og så af Proxima Centauri der er en rød dværgstjerne med en masse på 12% af Solens.

Alfa Centauri A og B er i bane om hinanden med en indbyrdes afstand som varierer mellem afstanden Solen-Saturn og afstanden Solen-Pluto og en omløbstid omkring 80 år. De er så tæt på hinanden at de ikke kan skelnes fra hinanden med det blotte øje og de ses på den sydlige halvkugle som et enkelt objekt – Alfa Centauri, der er den tredjeklareste stjerne på himlen.

Proxima Centauri cirkler så om den centrale dobbeltstjerne i en afstand på omkring 15.000 astronomiske enheder eller 0.2 lysår og med en omløbstid på mere end 500.000 år. Faktisk ved vi ikke med sikkerhed om Proxima er i bane om den centrale dobbeltstjerne eller om den bare tilfældigvis er så tæt på. Under alle omstændigheder er den omkring 4.25 lysår fra Solen.

Herunder ses en figur der sammenligner størrelserne af Alfa Centauri A og B med Proxima Centauri, Solen og Jupiter:

 

The relative sizes of a number of objects, including the three (known) members of Alpha Centauri triple system and some other stars for which the angular sizes have also been measured with the Very Large Telescope Interferometer (VLTI) at the ESO Paranal Observatory. The Sun and planet Jupiter are also shown for comparison.

(Kilde: European Southern Observatory)

Læg mærke til hvor lille Proxima Centauri er:  Selvom den vejer mere end 10% af Solens masse fylder den ikke meget mere end Jupiter, som vejer mindre end 0.1% af Solen.  Proxima Centauri har uhyre høj massefylde.

En stjernes lysudsendelse vokser meget kraftigt med stjernens masse. Det betyder at selvom Proxima Centauri vejer 12 % af Solen  så udsender den kun omkring 0.17% af det lys som Solen udsender.  Og værre endnu (for mennesker) så er den kun omkring 3000 grader varm  og sender derfor langt det meste af sit lys ud som infrarødt lys hvorimod Solen ved ca. 6000 grader sender det meste af lyset ud i det synlige område. I det synlige område lyser Proxima Centauri derfor kun med 0.005 % af Solens lys og er for lyssvag til at kunne ses med det blotte øje.

Planeten, Proxima Centauri b er fundet ved den såkaldte radialhastighedsmetode hvor planeten opdages indirekte ved dens indflydelse på stjernens bevægelse. Man kan se på lyset fra stjernen at det forskydes en lille smule mod kortere bølgelængder (blåforskydes) når stjernen nærmer sig Jorden og omvendt forskydes mod længere bølgelængder (rødforskydes) når stjernen fjerner sig fra Jorden. I det planeten roterer om stjernen bevæger stjernen sig også og denne bevægelse kan ses.

På figuren herunder ses radialhastighederne for Proxima Centauri over en periode på 3 måneder i begyndelsen af 2016. Den blå kurve viser et matematisk fit svarende til den ideelle effekt af planeten. Stjernen bevæger sig frem og tilbage med hastigheder på omkring 5 km/t og en periode på præcis 11.2 døgn.

This plot shows how the motion of Proxima Centauri towards and away from Earth is changing with time over the first half of 2016. Sometimes Proxima Centauri is approaching Earth at about 5 kilometres per hour — normal human walking pace — and at times receding at the same speed. This regular pattern of changing radial velocities repeats with a period of 11.2 days. Careful analysis of the resulting tiny Doppler shifts showed that they indicated the presence of a planet with a mass at least 1.3 times that of the Earth, orbiting about 7 million kilometres from Proxima Centauri — only 5% of the Earth-Sun distance.

(Kilde: European Southern Observatory)

Som det ses er der en del usikkerhed på målingerne men en grundig statistisk analyse viser at målingerne dårligt kan forklares som tilfældig variation og den skulle være god nok. Der er en planet.

Fordi vi ikke ved hvordan planetens baneplan er orienteret i forhold til synsretningen er der en usikkerhed i bestemmelsen af planetens masse. Vi kan kun sige at den vejer mindst 1.3 gange Jorden og med 90 % sandsynlighed vejer mindre end 3 gange Jordens masse. Den roterer som sagt om sin stjerne med en periode (et “år”) på 11.2 døgn og i en afstand på kun 1/20 af Jordens afstand til Solen.

Forholdene på planeten Proxima Centauri b er sandsynligvis – selvom den er Jordlignende – temmelig anderledes end på Jorden. Vi kender ikke planetens rumfang og derfor heller ikke dens massefylde eller tyngdekraften ved overfladen – men den er nok ikke alt for langt væk fra tyngdekraften på Jorden. Vi ved ikke om planeten har en atmosfære og hvis ja, hvad dens beskaffenhed er. Vi ved ikke om der rent faktisk er flydende vand, have eller søer, selvom temperaturen tillader det og vi kender ikke dens omdrejningsperiode. Det er dog forholdsvist sandsynligt at den er “låst” til sin stjerne og altid vender samme side mod stjernen lige som Månen mod Jorden. Dette skyldes kraftige tidevandskræfter fordi stjernen er så tæt på og vil muligvis – muligvis ikke – gøre muligheden for liv mindre.

Set fra planeten vil stjernen Proxima Centauri være en gigantisk, men  forholdsvist lyssvag, rød skive. Et spektakulært syn, uden tvivl.

An angular size comparison of how Proxima will appear in the sky seen from Proxima b, compared to how the Sun appears in our sky on Earth. Proxima is much smaller than the Sun, but Proxima b lies very close to its star.

(Kilde: European Southern Observatory)

Jeg er slet ikke i tvivl om at dette her er en virkelig, virkelig stor nyhed. Denne planet er tæt nok på os til at den formentlig vil kunne ses direkte med næste generation af mega-teleskoper som allerede er under konstruktion og vi vil for første gang kunne se hvordan en af Jordens søstre eller brødre ser ud.

 

 

3 tanker om “Jordlignende planet i bane om Solens nærmeste nabo: Proxima Centauri”

  1. Hvad er egentlig til hinder for at man kan observere planeten direkte med de nuværende teleskoper? VLTS vinkelopløsningsevner på 1 mas er i alt god nok eftersom vinklen mellem stjernen og planeten er omkring 40 mas. Hvis vi sætter planetens albedo til 50% får planeten en tilsyneladende visuel størrelsesklasse på omkring 27 hvilket ligger inde for nuværende teleskopers lyssamlingsevne. Så problemet er vel at trække stjernens lys (tilsyneladende visuel størrelsesklasse = 11) fra uden at der bliver ren støj tilbage?

    1. Det var da egentlig et vældigt godt spørgsmål. Jeg må tilstå at jeg sådan nærmest havde gået ud fra som en given ting at den ikke kunne ses med eksisterende instrumenter, uden at jeg havde tænkt så dybt over det, men det er da tydeligt fra det både du og Johan skriver at det er lige på nippet til at den faktisk KAN ses med VLT.

Der er lukket for kommentarer.