Takket være Kepler-satellitten kender vi nu tre planeter, der kredser i dobbeltstjernersystemer.
I begyndelsen af 2012 annoncerede astronomer, at Kepler-satellitten har fundet to yderligere gasgigantplaneter - som de har betegnet Kepler-34b og Kepler-35b - i kredsløb binær eller dobbeltstjernersystemer. Planeterne er omtrent Saturn-størrelse. Kun en anden planet, der kredsede om en dobbeltstjerne - Kepler-16b - blev tidligere observeret; dens opdagelse blev annonceret i september 2011. Kepler-samarbejdet rapporterede de to seneste planeter med dobbeltstjerner den 11. januar 2012 i tidsskriftet Natur.
Kepler-35-system. Kunstner: Lynette Cook / extrasolar.spaceart.org
Kepler-34b kredser om sine to sollignende stjerner hver 289 dage, og stjernene kredser om hinanden hver 28. dag. Kepler-35b kredser rundt om sine mindre og køligere værtsstjerner hver 131 dag, og det stjerneparret kredser hinanden hver 21. dag. Planeterne bor for tæt på deres moderstjerner til at være i den ”beboelige zone” - det område, hvor flydende vand kunne eksistere på en planetens overflade.
Planeter, der kredsede om dobbeltstjerner, var tidligere tingene fra Issac Asimov-romaner og George Lucas-film. Men forfatterne af Natur artikel estimerer det for binære systemer med kort periode - hvor to stjerner kredser hinanden om tidsskalaer, der ligner dem nævnt ovenfor - vil mindst 1% af dem være vært for planeter. Dette beløber sig i det mindste til millioner af systemer, for ikke at nævne de længere periode dobbeltsystemer (nogle dobbeltstjerner tager mange år at kredset hinanden en gang), som Natur artiklen analyserer ikke.
Kepler 34b, høflighed af W. Wilson et al.
Fra denne rapport har Kepler-satellitten i øjeblikket lokaliseret 2.326 kandidater exoplaneter, eller planeter, der kredser omkring andre stjerner end vores sol, men - bortset fra de tre planeter, der er nævnt ovenfor - alle disse planeter kredser om enkeltstjerner. I mellemtiden menes omtrent en tredjedel af alle stjernesystemer i Mælkevejen at være binære systemer, hvor to gravitationsbundne stjerner kredser om hinanden. Kun en håndfuld andre systemer antages at være sammensat af mere end to stjerner forresten. Stjernen Castor i stjernebilledet Gemini menes at være et sextuple-stjernesystem: tre kredsende par binære par!
Kepler-satellitten, der blev navngivet til ære for det 17. århundrede astronom Johannes Kepler, blev lanceret i 2009 med det præcise mandat at lokalisere jordlignende eksoplaneter, planeter, der kredser om andre stjerner. Før Kepler, mens nogle få exoplaneter var blevet opdaget i fortiden, var de alle meget massive planeter som Jupiter. Meget massive planeter, selvom de er relativt lette at opdage, giver ikke muligheden for jordlignende liv. Kepler-satellitten har tilbudt os et kig på det forskellige planetlandskab, som vores galakse tilbyder.
Kunstnerens gengivelse viser de flere planetsystemer, der blev opdaget ved NASAs Kepler-mission. Ud af hundreder af planetariske systemer, havde forskere tidligere verificeret seks systemer med flere transiterende planeter (betegnet her med rødt). Nu har Kepler-observationer verificeret planeter (vist her med grønt) i 11 nye planetariske systemer. Mange af disse systemer indeholder yderligere planetkandidater, der endnu ikke skal verificeres (vist her i mørk lilla). Som reference er de otte planeter i solsystemet vist i blåt. Kredit: NASA Ames / Jason Steffen, Fermilab Center for Particle Astrophysics
Kepler-satellitten ser også særlig tæt på dobbeltstjernersystemer for at se, hvilke typer planeter de er vært for. Disse fund vil give vigtige ledetråder til, hvordan disse systemer dannes. Dannes dobbeltstjernersystemer ved sammenstød mellem separate stjernesystemer, eller dannes disse binære filer ud fra de samme 'stjernestoffer' samtidig? Er dobbeltstjernersystemer mere tilbøjelige til at være vært for planeter end enkeltstjernersystemer? Kepler håber at begynde at besvare mange af disse spørgsmål.
Astronomer detekterer binære stjernesystemer på en række forskellige måder. Nogle binære filer er tæt nok til at blive løst optisk gennem teleskoper. Vi kan faktisk se de to separate stjerner! For stjernesystemer længere væk skal der anvendes mere smarte metoder.
Måling af lysstyrke eller lysstyrke for fjerne lyspunkter giver ledetråde til, om de ikke måske er dobbeltstjerner. Systemet Algol, Demon Star, der findes i stjernebilledet Perseus, blev bemærket af de tidlige stargazers at have en varierende lysstyrke. Først i 1783 registrerede de tidlige forskere sin lysstyrke varierende i et gentaget mønster og dæmpede cirka hver tredje dag i 10 timer. De foreslog, at Algol faktisk var et binært system, hvor den ene stjerne formørger den anden i disse 10 timer.
Frekvenserne for det udsendte lys fra et stjernesystem bruges også til at bestemme systemets art. Stjerner, som vores sol, producerer elektromagnetisk stråling over en række frekvenser eller farver. Vores sol producerer faktisk mest synligt lys, men også infrarøde bølger og radiobølger i lavfrekvenssiden af spektret såvel som ultraviolet og røntgenstråling i de øvre frekvensbånd. Disse elektromagnetiske bølger opfører sig på samme måde som de lydbølger, vi er mere fortrolige med. Vi har alle bemærket Doppler-effekten, da køretøjer med sirener har passeret os: lydbølgerne, der bevæger sig mod os, bliver højere toneangivet, eller højere frekvens, lydbølgerne, der bevæger sig væk fra os, bliver lavere. Den samme effekt sker med de elektromagnetiske bølger, der er lette. Astronomer kan måle lyset fra disse binære systemer samtidig gentagne gange højere og lavere 'tonet', så vi kan konstatere, at der faktisk er to stjerner, der samtidig bevæger sig mod og væk fra os.
Kepler-satellitten, ekstraordinær planetjæger. Billedkredit: NASA
Når astronomer finder et dobbeltstjernersystem i dag, kan opgaven muligvis vende sig til at registrere eventuelle planeter i systemet. Kepler-satellitten anvender en meget lignende metode til den førnævnte lysmåling. Kepler fastholder sit kamera på et bestemt stykke af himlen mod konstellationerne Cygnus, Lyra og Draco. Derefter venter den tålmodig, indtil en af stjernerne øjeblikkeligt dypper i lysstyrken. Dette er signalet fra en exoplanet. Denne dæmpning fortolkes som en planet, der passerer over ansigtet på stjernen. Ved at måle mængden af dæmpning og hyppigheden af forekomst kan planetens karakteristika, såsom størrelse og masse, konstateres. Med denne lille smule information er det muligt at bestemme, om planeten er jordlignende eller mere ligner de gigantiske gasformige planeter i vores ydre rækkevidde af vores solsystem, såsom Jupiter.
Selvom dens nylige opdagelse af jordlignende planeter såvel som planeter, der kredser om dobbeltstjerner, tilbyder Kepler-satellitten os en enestående udsigt til det forskellige sollandskab.