Professor Jørgen Christensen-Dalsgaard, lektor Hans Kjeldsen og lektor Søren Frandsen fra Institut for Fysik og Astronomi står bag de første resultater fra Kepler-missionen

05.01.2010 | Christel Rothe Brinkmann

Pressemeddelelse:

Astronomer fra Aarhus Universitet står bag NASA’s offentliggørelse af de første fascinerende resultater fra rummissionen Kepler. Hidtil ukendte planeter og stjernerystelser er blandt de nye opdagelser.

I går aftes blev der afholdt en pressekonference ved et møde i American Astronomical Society med de første resultater fra Kepler-missionen;  resultaterne vil blive offentliggjort i tidsskriftet Science på torsdag.

I marts 2009 overværede en stor gruppe astronomer at en Delta II-raket løftede Kepler-satellitten i kredsløb omkring Solen. Dette var indledningen til en fire år lang opdagelsesrejse hvor Kepler-satellittens teleskop observerer hele 170.000 stjerner uafbrudt og på én gang og samtidig måler variationer i stjernernes lysstyrke.
Målet for denne rejse er at finde nye planetsystemer, hvor betingelserne for liv er til stede og at give svar på grundlæggende spørgsmål omkring stjernernes udvikling og opbygning. Det sidste sker ved at undersøge svingninger i stjernernes lysstyrke som skyldes stjerneskælv. Dette arbejde koordineres af Århus-astronomerne, som leder en gruppe på mere end 300 forskere over hele Jorden.

RESULTATERNE FRA KEPLER-MISSIONEN

På pressekonferencen kunne det videnskabelige hold bag Kepler-missionen præsentere fem nyfundne planeter, der kredser omkring om hver deres stjerne.

Kepler har også givet os mere viden om allerede kendte planeter udenfor vores solsystem som for eksempel en planet opdaget ved brug af jordbaserede teleskoper i 2008. Denne planet er lidt større end vores solsystems største planet, Jupiter, og takket være Kepler-satellitten kan astronomerne nu få langt mere detaljeret information om både planeten og den stjerne den kredser om. Det er lykkedes de århusianske astronomer at måle størrelsen af stjernen 10 gange mere nøjagtigt end hidtil. Det viser sig at stjernen er dobbelt så stor og halvt så gammel som Solen.

 – Fordi planeten befinder sig 26 gange tættere på sin stjerne end Jorden er fra Solen, er temperaturen i planetens atmosfære over 2.000 grader Celsius, og et ”år” på planeten, dvs. den tid det tager at nå én gang rundt om stjernen, varer kun ca. 53 timer, siger professor Jørgen Christensen-Dalsgaard og tilføjer – Så planeten er altså ikke særlig rar at være på.
Astronomerne har desuden kunnet vise at stjernen er halvt så gammel som Solen. Planeten og dens stjerne har fået de mundrette navne HAT-P-7b og GSC 03547-01402.

Jorden og Solens fremtid

Med Kepler har Århus-astronomerne observeret stjerneskælv for en række stjerner, der minder om vores sol. Fordi de undersøgte stjerner befinder sig på forskellige udviklingstrin kan astronomerne bruge disse nye resultater til at få detaljeret information om den skæbne, der venter Solen og Jorden i fremtiden.
 – I den sidste tid af en stjernes liv svulmer den op til en såkaldt rød kæmpestjerne med en radius og lysstyrke mange gange større end Solens, siger Jørgen Christensen-Dalsgaard.
 – Solen vil nå dette stadium om ca. 7 milliarder år, hvor den bliver så stor at den vil opsluge Jorden!

 – Mængden af stjerner vi har observeret og den enorme mængde af data er endnu ikke analyseret i sin helhed og der venter et stort og meget spændende arbejde, siger lektor Søren Frandsen.
Astronomerne forudser ikke mindre end en revolution i vores forståelse af stjernernes opbygning og udvikling. Og baseret på kvaliteten af de første målinger, som er meget bedre end noget astronomerne har set tidligere, er forventningerne enorme.
Der venter nu års intenst arbejde med analyser af målingerne og udvikling af teorier for stjernerne. De 300 forskere i Kepler Asteroseismic Science Consortium, ledet fra Århus, er allerede i fuld gang med analyse og fortolkning af resultaterne.

Stjerner og planeters størrelser bestemmes for første gang

De direkte målinger fra Kepler kan kun afsløre forholdet mellem størrelsen af de fundne planeter og størrelsen af de stjerner, de kredser om. Dermed kan planeternes faktiske størrelse kun bestemmes, hvis stjernernes størrelse kendes præcist. Her spiller målingerne af stjerneskælvene en afgørende rolle, idet disse analyser netop giver et præcist mål for stjernernes størrelse. Århus-astronomerne har derfor af NASA fået ansvaret for at analysere de stjerner, som svinger på samme måde som Solen og som har planeter kredsende omkring sig. De spiller dermed en afgørende rolle i besvarelsen af spørgsmålet om, hvorvidt planeter, der minder om Jorden findes i kredsløb om andre stjerner.

 – De undersøgelser som udføres i Århus gøres ved, med Kepler teleskopet, at følge stjernernes lysstyrke-variationer igennem uger, måneder eller år siger lektor Hans Kjeldsen og fortsætter:

 – Herved kan vi måle de nøjagtige perioder for de svingninger som ses på overfladen. Periodernes længde vil sladre om stjernernes størrelse, rotationshastighed og deres kemiske sammensætning

Stjernerne får deres energi ved at smelte brint sammen til helium i de centrale dele, hvor temperaturen er høj nok til at processen kan finde sted.

– Efterhånden som stjernerne bliver ældre er der mindre og mindre brint i midten af stjernen, og det ændrer svingningsperioderne, siger Hans Kjeldsen og fortsætter:

– Ud fra de observerede perioder kan vi derfor bestemme alderen af stjernen og dermed af de planeter der kredser om den. Ingen anden teknik kan give nøjagtige bestemmelser af stjerners alder.

FOTO 1

Venstre: Lørdag den 7. marts 2009, klokken 04.50 dansk tid opsendte NASA Kepler-satellitten med en Delta-II raket fra affyringsrampe 17B på Kennedy Space Center (Cape Canaveral) i Florida. Efter en vellykket opsendelse blev satellitten dirigeret i kredsløb omkring Solen, hvor den i de kommende år skal undersøge hundredetusindvis af stjerner.(Foto: NASA)

Højre:Kepler-satellitten i samlehallen under de sidste test i dagene før opsendelsen. Satellitten indeholder et stort teleskop som sikrer at 170.000 stjerner kan undersøges uafbrudt og samtidigt over flere år.(Foto: NASA) 

Kepler-satellittens styrke i forhold til tidligere rumteleskoper er at den måler meget mere nøjagtigt og på et større antal stjerner. Det gør Kepler til det første instrument nogen sinde, der vil kunne finde planeter på størrelse med Jorden i kredsløb om andre stjerner, i en afstand fra stjernen hvor betingelserne for liv kan være til stede.

Flere billeder i relation til opsendelsen kan ses her.

FAKTA 2

Undersøgelser af stjerner på forskellige udviklingstrin giver information om Solens fremtid (Grafik: Dennis Stello)

Fordeling af stjerner efter lysstyrke og overfladetemperatur, i en åben stjernehob, hvor alle stjerner har samme alder, men forskellig masse. De tungeste stjerner er i en sen udviklingsfase, hvor stjernerne er svulmet op til røde kæmpestjerner, med en radius og lysstyrke mange gange større end Solens. Solen vil nå dette stadium om ca. 7 milliarder år, hvor den bliver så stor at den vil opsluge jorden.

Kepler har observeret stjerneskælv for mange af sådanne stjerner. Figuren viser fire eksempler og illustrerer at stjerner, ligesom musikinstrumenter, svinger langsommere jo større de er. I alle tilfælde er vist ca. samme antal udsving af stjernen; men hvor dette tager 2 døgn for den mindste af stjernerne tager det 20 døgn for den største. Til sammenligning tager et tilsvarende antal udsving ca. en time for Solen.

Kepler vil studere disse og mere end tusind tilsvarende stjerner i flere år. På den måde vil vi få meget detaljeret information om den skæbne der venter Solen og dermed Jorden i de sidste faser af Solens liv.

FAKTA 3

De fem nyfundne planeter (Figur fra NASA's hjemmeside)

Kepler-missionen har fundet de fem nye planeter ved nøjagtigt at måle på lysstyrken af et stort antal stjerner og for fem af de undersøgte stjerner, har astronomerne opdaget at lysstyrken svækkes en smule, når planeten passerer ind foran den stjerne som planeten kredser om. På figuren ses størrelsen af de fem planeter i forhold til størrelsen af de stjerner de kredser om. Desuden vises selve den måling, som har ført til opdagelsen af planeten.

KONTAKTPERSONER:

• Professor Jørgen Christensen-Dalsgaard, Institut for Fysik og Astronomi, Aarhus Universitet. Mobil: +45 2338 2374, e-mail: jcd@phys.au.dk
• Lektor Hans Kjeldsen, Institut for Fysik og Astronomi, Aarhus Universitet. Mobil: +45 2338 2160, e-mail: hans@phys.au.dk
• Lektor Søren Frandsen, Institut for Fysik og Astronomi, Aarhus Universitet. Telefon: +45 8942 3612, mobil: +45 2338 2160, e-mail: srf@phys.au.dk