Exoplaneter och liv i universum

En exoplanet är en planet som kretsar runt en annan stjärna än solen. Den första bekräftade exoplaneten runt en stjärna som liknar solen hittades 1995. Sedan då har astronomer upptäckt mer än 5 000 exoplaneter, och mätningarna tyder på att de flesta stjärnor har minst en planet. Planeter är alltså vanliga i universum, inte unika för vårt solsystem.

Exoplaneter går nästan aldrig att se direkt i ett teleskop, eftersom stjärnan ofta lyser hundratals miljoner till miljarder gånger starkare än planeten. Astronomer använder i stället indirekta metoder. Vid passagemetoden mäter man hur mycket en stjärnas ljus minskar när en planet passerar rakt framför den, vilket avslöjar planetens storlek och omloppstid. Vid radialhastighetsmetoden mäter man i stället hur planetens gravitation får stjärnan att vicka lite fram och tillbaka: stjärnans ljus förskjuts lite mot blått när den rör sig mot oss och lite mot rött när den rör sig bort, enligt dopplereffekten.

Exoplaneter visar sig vara mycket mer varierade än många väntat sig. Det finns heta jupitrar, gasjättar som kretsar väldigt nära sin stjärna och är glödheta. Det finns också steniga planeter större än jorden, en typ som inte finns i vårt eget solsystem. Mångfalden visar att planetsystem kan bildas och förändras på fler sätt än forskarna trodde innan de hittade dem.

För att leta efter liv söker astronomer efter planeter i stjärnans beboeliga zon, avståndet där temperaturen tillåter flytande vatten på ytan, varken för varmt eller för kallt. Men den beboeliga zonen garanterar ingenting. En planet behöver dessutom en atmosfär som håller kvar värme och skyddar mot strålning, och troligen ett magnetfält som avleder stjärnvinden. Trots tusentals upptäckta exoplaneter, flera av dem i den beboeliga zonen runt sin stjärna, har inga säkra tecken på liv hittats än.

Det här lär du dig

Förklara hur passagemetoden och radialhastighetsmetoden används för att upptäcka exoplaneter
Definiera beboelig zon och förklara varför den inte garanterar liv
Beskriva hur exoplaneter kan skilja sig från planeterna i vårt eget solsystem
Resonera om vilka förutsättningar en planet behöver för att kunna hysa liv

Begrepp att kunna

Exoplanet: En planet som kretsar runt en annan stjärna än solen.
Passagemetoden: En metod för att upptäcka exoplaneter genom att mäta hur mycket en stjärnas ljus minskar när planeten passerar rakt framför den.
Radialhastighetsmetoden: En metod för att upptäcka exoplaneter genom att mäta den lilla vickningen hos en stjärna som orsakas av en kretsande planets gravitation, med hjälp av dopplereffekten.
Beboelig zon: Avståndsintervallet runt en stjärna där temperaturen tillåter flytande vatten på en planets yta, varken för varmt eller för kallt.
Het jupiter: En typ av exoplanet: en gasjätte som kretsar mycket nära sin stjärna och därför har en mycket hög temperatur i atmosfären.

Vanliga svårigheter

Tror att man kan se exoplaneter direkt i ett teleskop

Exoplaneter är mycket mindre och mycket svagare än sina stjärnor, som kan lysa hundratals miljoner gånger starkare. Nästan alla exoplaneter upptäcks därför indirekt, genom att mäta förändringar i stjärnans ljus eller rörelse, inte genom att fotografera planeten själv.

Tror att beboelig zon betyder att det finns liv där

Beboelig zon innebär bara att temperaturen tillåter flytande vatten. Planeten kan ändå sakna en skyddande atmosfär, ha fel kemisk sammansättning eller vara för ung för att liv ska ha hunnit utvecklas. Zonen är en förutsättning, inte en garanti.

Tror att alla exoplaneter liknar planeterna i vårt solsystem

Många exoplaneter är helt annorlunda: heta jupitrar som kretsar betydligt närmare sin stjärna än den innersta planeten i vårt solsystem gör, eller steniga planeter större än jorden. Mångfalden bland exoplaneterna visar att planetbildning kan ge upphov till många fler typer av världar än de vi känner från vårt eget solsystem.

I verkligheten

Proxima b kretsar runt Proxima Centauri, den stjärna som ligger närmast solen, bara 4,2 ljusår bort.

Proxima b ligger i sin stjärnas beboeliga zon, trots att den kretsar mycket närmare sin stjärna än jorden gör solen. Det beror på att Proxima Centauri är en röd dvärgstjärna, mycket svalare och ljussvagare än solen, så dess beboeliga zon ligger också mycket närmare.

TRAPPIST-1-systemet innehåller sju ungefär jordstora planeter som kretsar kring en enda röd dvärgstjärna.

Flera av planeterna ligger i stjärnans beboeliga zon, vilket gör systemet till ett av de mest studerade i sökandet efter liv utanför solsystemet. Att så många planeter ryms så nära varandra visar hur annorlunda planetsystem kan se ut jämfört med vårt eget.

Tips

Öva på Dopplereffekten med ett vardagligt exempel innan du går vidare till radialhastighetsmetoden: lägg märke till hur en förbipasserande bils motorljud har högre ton när den närmar sig och lägre ton när den avlägsnar sig.
Rita en graf över hur en stjärnas ljusstyrka ändras under en passage: en platt linje som sänks till en liten platå och sedan går tillbaka upp. Det gör det lättare att förstå vad passagemetodens mätningar faktiskt visar.
Slå upp fem olika exoplaneter i en öppen databas och jämför deras storlek, massa och avstånd till sin stjärna. Variationen mellan dem ger en bättre känsla för mångfalden än någon enskild beskrivning kan göra.

Testa dig själv

1. En stjärna strålar ut fyra gånger mer energi totalt än solen. Ligger dess beboeliga zon närmare eller längre bort än solens?

Längre bort, ungefär dubbelt så långt. Ljusstyrkan sprids ut över en allt större sfär ju längre bort man kommer, så för att hamna på samma temperatur som jorden måste man vara längre från en starkare lysande stjärna. Eftersom intensiteten avtar med avståndet i kvadrat behöver avståndet bara öka med kvadratroten ur fyra, det vill säga två gånger, för att kompensera.

2. Varför upptäcker passagemetoden bara en del av alla exoplaneter som faktiskt finns runt andra stjärnor?

Passagemetoden kräver att planetens bana råkar vara nästan exakt i linje med vår synvinkel, så att planeten verkligen passerar framför stjärnan sedd från jorden. De flesta planetbanor är lutade på ett sätt som gör att planeten aldrig passerar framför stjärnan för oss, och då ser vi ingen minskning av ljuset.

3. En nyupptäckt exoplanet ligger i sin stjärnas beboeliga zon. Betyder det att den har liv?

Nej. Det betyder bara att temperaturen där kan tillåta flytande vatten. Planeten kan sakna atmosfär, ha en giftig sammansättning eller vara för ung för att liv ska ha utvecklats. Att ligga i beboelig zon ökar chansen för liv, men det räcker inte ensamt för att avgöra om det finns liv där.

Ur kursplanen

Fysik åk 7–9 · Fysiken i naturen och samhället
Universums uppkomst, uppbyggnad och utveckling samt förutsättningar för att finna planeter och liv i andra solsystem.
Fysik nivå 2 · Universum, materien och strålning
Huvuddragen i universums utveckling och struktur, till exempel stjärnbildning och exoplaneter.

Källa: Skolverket, centralt innehåll.

Bygger på

Träna fysik gratis

Det här ämnet har inga egna träningsuppgifter än, men du kan träna på andra ämnen för din nivå.

Börja träna