Planetsystem – definition, exoplaneter, upptäckter och beboeliga zoner

Upptäck planetsystemens värld: exoplaneter, banor, senaste upptäckter och beboeliga zoner — allt om hur vi söker efter och identifierar potentiellt liv i universum.

Planetsystem är den allmänna termen för en stjärna med planeter och andra föremål i omloppsbana runt den. Solsystemet är ett av dessa. Det står nu klart att många andra stjärnor har planetsystem.

2000-talet har blivit en gyllene era för upptäckter av planetsystem. 4 801 sådana exoplaneter i 3552 planetsystem har upptäckts, inklusive 789 multiplanetsystem. Ytterligare hundratals system är obekräftade. Dessa siffror uppdateras kontinuerligt i astronomiska kataloger allteftersom nya observationer publiceras.

Flera närliggande stjärnsystem har bekräftade eller kandidat‑planeter. Exempel är systemet kring Alpha Centauri (inklusive den närliggande Proxima Centauri), och det närmare multiplanetsystemet Gliese 876 som ligger på ungefär 15,3 ljusår och har fyra bekräftade planeter. Avstånden till närliggande systems planeter och deras bekräftelsestatus ändras när nya mätningar görs.

Av särskilt intresse för astrobiologin är den beboeliga zonen i planetsystem. Detta anses vara den region som har störst potential att utveckla utomjordiskt liv.

Vad ingår i ett planetsystem?

Ett planetsystem består inte bara av planeter utan även av en mängd andra komponenter som påverkar dess dynamik och utveckling:

• Stjärnan eller stjärnorna som systemet kretsar kring.
• Planeter — både jordlika och gasjättar.
• Månar (naturliga satelliter) och möjliga exomånar.
• Dvärgplaneter, asteroider och kometer i olika bälten.
• Gasskyar och stoft i form av en protoplanetär skiva eller ett kvarvarande stoftbälte.

Hur bildas planetsystem?

Planetsystem bildas ur roterande moln av gas och stoft, så kallade protoplanetära skivor, runt unga stjärnor. Partiklar i skivan klumpar ihop sig genom kollisioner och gravitation och bildar planetesimaler som växer vidare till protoplaneter. Viktiga processer är:

• Ackretion och kollisionsakretionsprocesser.
• Gasuppbyggnad runt kärnor som bildar gasjättar.
• Planetmigration — unga planeter kan förflytta sig inåt eller utåt genom växelverkan med skivan.
• Gravitational instabilities i massiva skivor som kan ge upphov till stora planeter direkt.

Olika typer av planetsystem

Observerade exoplanetsystem uppvisar stor variation:

• Multiplanetsystem med flera planeter i samma system (t.ex. Gliese 876).
• Kompakta system där flera planeter kretsar mycket nära sin stjärna.
• Hot Jupiters — gasjättar på mycket korta banor.
• Circumbinära planeter som kretsar kring två stjärnor.
• Resonanssystem där planeters omloppstider har enkla heltalsförhållanden.

Hur upptäcks exoplaneter?

De vanligaste detektionsmetoderna är:

• Transitmetoden — planeten passerar framför sin stjärna och ger en liten ljusminskning.
• Radialhastighetsmetoden — planetens gravitation får stjärnan att röra sig svagt, vilket ger dopplervariationer i stjärnans spektrum.
• Direkt avbildning — svårare men möjlig för stora, unga eller avlägsna planeter.
• Mikrolinsning — gravitationell linsning av en bakgrundsstjärna visar när en planet passerar i siktlinjen.
• Astrometri — mycket precisa mätningar av stjärnans position visar små rörelser orsakade av omloppsföljare.

Varje metod har sina fördelar och begränsningar; ofta används flera metoder i kombination för att bekräfta och karakterisera planeter.

Beboelig zon — vad betyder det egentligen?

Beboelig zon (också kallad "Goldilocks‑zonen") är den radie kring en stjärna där en planet med lämplig atmosfär skulle kunna ha flytande vatten på ytan. Viktiga faktorer som påverkar zonens läge och bredd:

• Stjärnans luminositet och spektraltyp — varmare stjärnor har bredare och mer avlägsna beboeliga zoner.
• Planetens atmosfär och växthuseffekt — tjockare atmosfär kan hålla värme och flytta zonen.
• Tidal uppvärmning (speciellt för månar runt stora gasjättar) som kan ge inre värme oavsett avstånd till stjärnan.
• Långsiktig klimatstabilitet och magnetfält som skyddar mot stjärnstrålning.

Observera att att vara i den beboeliga zonen inte garanterar liv — det ger bara en grundläggande förutsättning (liknande temperaturer för flytande vatten). Atmosfärens sammansättning, geologisk aktivitet och andra faktorer är avgörande.

Astrobiologi och sökandet efter liv

Planetsystem är centrala för astrobiologi eftersom de bestämmer var vi ska leta efter biosignaturer. Metoder för att söka efter liv inkluderar spektroskopi av planeternas atmosfärer för att hitta gaser som syre, ozon, metan eller andra kombinationer som kan tyda på biologisk aktivitet. Framväxande fält är även sökandet efter exomånar och undersökningar av komplexa organiska molekyler i protoplanetära skivor.

Framtida upptäckter och teleskop

Framtida och nuvarande instrument som påverkar exoplanetforskningen inkluderar rymdteleskop (t.ex. James Webb Space Telescope), planerade uppdrag för att hitta jordliknande planeter och spektroskopiskt studera deras atmosfärer (t.ex. PLATO, ARIEL) samt de nya jätteteleskopen från marken (ELT, GMT, TMT). Dessa verktyg förväntas öka antalet upptäckta planetsystem och ge bättre karakterisering av deras atmosfärer, sammansättningar och potentiella beboelighet.

Sammanfattning

Planetsystem är mångfacetterade och varierar mycket i struktur och egenskaper. Under 2000‑talet har vi gått från att känna till endast vårt eget system till att upptäcka tusentals exoplaneter och hundratals system med flera planeter. Fortsatt observation och nya instrument kommer att fördjupa vår förståelse av hur planetsystem bildas, utvecklas och i vilken utsträckning de kan hysa liv.

Multiplanetära system

Multiplanetära system är stjärnor med minst två bekräftade planeter utanför vårt solsystem.

Av de totalt 1116 stjärnor som är kända för att ha exoplaneter (i juni 2014 fanns det totalt 461 kända multiplanetära system). Ungefär 280 av dessa har endast två bekräftade exoplaneter, men vissa har fler. Stjärnan med flest bekräftade planeter är vår sol med 8 bekräftade planeter, medan stjärnorna med flest bekräftade exoplaneter är Kepler-90 och HD 10180 med 7 bekräftade planeter vardera. 2012 föreslogs ytterligare två exoplanetkandidater för HD 10180, vilket skulle föra upp totalen till 9 exoplaneter i det systemet.

Gliese 876, med fyra bekräftade exoplaneter, är det närmaste multiplanetära systemet 15 ljusår från vårt solsystem. Totalt är 12 system kända som är närmare än 50 ljusår bort, men de flesta är mycket längre bort. Det mest avlägsna bekräftade multiplanetära systemet är OGLE-2012-BLG-0026L, på 13300 ly avstånd.

De två viktigaste stjärnegenskaperna är massa och metallitet eftersom de bestämmer hur dessa planetsystem bildas. Högre massa och metallitet tenderar att ha fler planeter och mer massiva planeter.

 
Multiplanetära system organiserade efter värdstjärnans spektraltyp.  


Antal upptäckter av extrasolära planeter per år till och med februari 2014. Färgerna anger hur upptäcktsmetoden har använts.   Radialhastighet.   transitering   Tidsplanering   direkt upptäckt   Mikrolensing  

Frågor och svar

F: Vad är ett planetsystem?

F: Hur många exoplaneter har upptäckts hittills?

F: Vilket är det närmaste bekräftade planetsystemet till jorden?

Fråga: Vilket är det närmaste obekräftade planetsystemet till jorden?

F: Vilket är det närmaste multiplanetsystemet till jorden?

Fråga: Vilken region har störst potential att utveckla utomjordiskt liv?

Sök med bokstav