Fjerne måner som ligner jorda

En jordlignende måne i bane rundt en stor gassplanet. Illustrasjon Nicolaas Ervik Groeneboom.

Å finne jordlignende planeter i andre solsystemer har lenge vært et uttalt mål for astronomer. Og vi nærmer oss. Stadig mer spennende planetoppdagelser har kommet trillende som perler uten en snor de siste årene, og vi har nå et lite knippe planeter som potensielt kan ha forhold som ligner de på jorda.

Men hvorfor må den jordlignende kloden nødvendigvis være en planet? Kan den ikke være en måne som går i bane rundt en planet i et fjernt solsystem?en artikkel (eller strengt tatt et upublisert preprint) som dukket opp forrige uke diskuterer forfatterne letingen etter slike eksomåner. En hovedkonklusjon er at en jordlignende eksomåne kan være mye lettere å ta bilde av enn en jordlignende eksoplanet. Dette er gode nyheter!

Og hvorfor er det så mye lettere å ta bilde av en måne enn en planet?

For at en planet skal kunne ligne på jorda må den befinne seg i en slik avstand fra moderstjerna at den kan ha passende temperatur for å ha flytende vann på overflata. Befinner den seg for nærme stjernen, vil vannet fordampe. Er den for langt unna, vil planeten fryse til en isklump. Denne «passe» avstanden kalles gjerne den beboelige sonen. Problemet er at den beboelige sonen er svært nær stjerna – i hvertfall betraktet fra lange avstander. Hadde vi befunnet oss ved en stjerne noen lysår unna og ønsket å ta bilde av jorda ville vi fått et stort problem: Det lille, unnselige lyset fra jorda ville rett og slett blitt borte i det voldsomme lyset fra sola vår. Av samme grunn er det vanskelig å ta direkte bilder av jordtvillinger i andre solsystemer: De drukner i stjernelys.

Når vi likevel har oppdaget planeter i den beboelige sonen, skyldes det at vi har gjort indirekte målinger som forteller oss at planetene må være der. For eksempel kan man se på hvordan stjernelyset blir bittelitt svakere hver gang en planet passerer foran stjerna, eller man kan studere hvordan en planet får moderstjerna si til å rugge fram og tilbake i takt med planetens gang rundt stjerna. Vi kan altså finne ut at planetene må være der selv om vi aldri har tatt et direkte bilde av dem.

Jupitermånen Europa har trolig et enormt hav under isen som vi ser på overflata. Havet kan holdes flytende blant annet på grunn av tidevannskrefter fra Jupiter.

Så hva er fordelen med måner? Jo, måner kan ha behagelige temperaturer selv om de befinner seg langt, langt vekk fra moderstjerna si. Hvorfor? Fordi måner, i tillegg til oppvarmingen fra stjernelyset, kan få en kraftig temperaturøkning på grunn av tidevannskreftene fra planeten de går i bane rundt. En måne som går i en bane som ikke er helt sirkelformet rundt en massiv planet (tenk noe ala Jupiter) vil hele tiden bli strukket og dratt i av tidevannskrefter. Dette er den samme typen krefter som månen virker på jorda med slik at vi får tidevann, med den forskjellen at kreftene for en del måner rundt massive planeter kan være mye, mye kraftigere.

Når noe blir strukket og dratt vil det varmes opp – akkurat som en binders blir varm av å vrikkes fram og tilbake. Og mye tyder på at måner langt ute i et solsystem vil kunne strekkes og varmes opp så kraftig at de kan ha flytende vann på overflata. Vi har også flere tilfeller av måner som er betydelig varmet opp av tidevannskrefter også i vårt eget solsystem, for eksempel Io, Europa og Titan.

Når vi ser planet, for eksempel Mars, på nattehimmelen er det stort sett  reflektert sollys vi ser. Når en planet eller jordlignende måne er langt unna en stjerne vil den reflektere lite lys og dermed være vanskelig å oppdage. Men det gjelder bare for synlige bølgelengder. Jo høyere temperatur et objekt har, jo mer termisk stråling vil det sende ut. En eksomåne som er varm vil derfor, i tillegg til reflektert stjernelys, sende ut store mengder infrarød stråling. Dette er stråling med litt lengre bølgelengder enn synlig lys. Faktisk vil en kraftig oppvarmet måne, hvis vi kikker på de rette, infrarøde bølgelengdene, sende ut mer lys enn den mye større planeten den går i bane rundt. Den store fordelen med disse oppvarmede eksomåner er selvfølgelig at de kan befinne seg så langt vekk fra moderstjerna at de er mulige å skille ut fra stjernelyset.

James Webb-romteleskopet skal ha et speil på diameter på 6,5 meter og observere i den imfrarøde delen av spekteret. Planlagt oppskytning i 2018. Ill.: NASA.

Øynene våre kan ikke se infrarød stråling, men vi har heldigvis instrumenter til slikt. Ikke minst vil det planlagte James Webb-romteleskopet  være en ræser i infrarødt. I den  artikkelen jeg nevnte tidligere har de vist at James Webb-teleskopet vil kunne ta et direkte bilde av en eksomåne som har samme størrelse og overflatetemperatur som jorda hvis månen befinner seg tilstrekkelig langt unna moderstjerna.

Et ikke helt ueffent utsiktspunkt på en tenkt måne i bane rundt en stor gassplanet. Illustrasjon: Nicolaas Ervik Groeneboom.

Og da snakker vi om et bilde. Ikke indirekte evidens i form av stjerneruggemålinger eller lysstyrkevariasjoner, men en faktisk lysende prikk – en prikk som kan være akkurat like stor og varm som jorda. Vi kan ha mye å glede oss til!

———————–

Les fagartikkelen her: «On the Direct Imaging of Tidally Heated Exomoons«, Mary Anne Peters og Edwin L. Turner. arXiv:1209.4418 [astro-ph.EP]

Legg igjen en kommentar

Fyll inn i feltene under, eller klikk på et ikon for å logge inn:

WordPress.com-logo

Du kommenterer med bruk av din WordPress.com konto. Logg ut / Endre )

Twitter picture

Du kommenterer med bruk av din Twitter konto. Logg ut / Endre )

Facebookbilde

Du kommenterer med bruk av din Facebook konto. Logg ut / Endre )

Google+ photo

Du kommenterer med bruk av din Google+ konto. Logg ut / Endre )

Kobler til %s