Stjörnufræðingar uppgötva nýja tegund reikistjörnu: „Mega-jörð“
Sævar Helgi Bragason
03. jún. 2014
Fréttir
Stjörnufræðingar hafa uppgötvað nýja tegund reikistjörnu — mega-jörð — berghnött sem er 17 sinnum efnismeiri en Jörðin
Stjörnufræðingar hafa uppgötvað nýja tegund reikistjörnu — mega-jörð — berghnött sem er 17 sinnum efnismeiri en Jörðin. Lengst af hefur verið talið að slíkur hnöttur gæti ekki myndast, vegna þess að svo stórir hnettir myndu sanka að sér gasi og verða gasrisar á borð við Júpíter. Reikistjarnan, sem nefnist Kepler-10c, er hins vegar úr föstu bergi og miklu stærri en þær „risajarðir“ sem fundist hafa á síðustu árum.
Reikistjarnan Kepler-10c gengur um stjörnu sem svipar mjög til sólarinnar okkar en er í um 550 ljósára fjarlægð frá Jörðinni í stjörnumerkinu Drekanum. Hún fannst með Kepler geimsjónauka NASA árið 2011 en sjónaukinn fylgist með mögulegum reikistjörnum ganga fyrir stjörnur og draga þannig tímabundið úr birtu þeirra.
Stjörnufræðingar geta mælt hve mikið stjarnan dofnar og þannig reiknað út stærð eða þvermál reikistjarna. Kepler getur aftur á móti ekki mælt massa reikistjarnanna og þar af leiðandi ekki sagt til um hvort reikistjarna sé berg- eða gashnöttur.
Mælingar sýna að Kepler-10c er tæplega 29 000 km í þvermál, eða 2,35 sinnum breiðari en Jörðin. Hún er því nógu stór til þess að henni ætti að svipa meira til Neptúnusar en Jarðar. Ef svo væri, myndi eðlismassi hennar að vera lágur, þar sem gasrisar eins og Neptúnus, sem eru að mestu úr gasi, hafa lágan eðlismassa.
Til að reikna út eðlismassa þurfum við að þekkja stærðina (sem við þekkjum með mælingum Kepler) og massann, sem Kepler getur ekki mælt. Stjörnufræðingarnir notuðu því HARPS-North mælitækið á hinum ítalska Telescopio Nazionale Galileo á La Palma á Kanaríeyjum til að mæla massa Kepler-10c með Doppler-litrfósfmælingum.
Þegar reikistjarna snýst um stjörnu, togar hún með þyngdakrafti sínum lítillega í móðurstjörnuna. Stjarnan vaggar til og frá eins og sleggjukastari sem sveiflar sleggjunni í kringum sig. Merki um þetta vagg koma fram sem Dopplervik í ljósinu frá stjörnunni. Stærð Dopplerviksins segir til um hversu þung (massamikil) reikistjarnan (sleggjan) er.
Í ljós kom að Kepler-10c er 17 sinnum massameiri en Jörðin — miklu efnismeiri en búist var við — sem kom mjög á óvart. Þetta þýðir að eðlismassi hennar er um 7,5 grömm á rúmsentímetra, sem er óvenjuhátt. Til samanburðar er eðlismassi Jarðar um 5,5 gr/cm3 en eðlismassi dæmigerðs gasrisa er í kringum 1 gr/cm3. Kepler-10c hlýtur því að vera berghnöttur eins og Jörðin!
Erfitt er að útskýra hvernig jafn stór berghnöttur og Kepler-10c gat myndast. Nýjar rannsóknir benda þó til að samband sé milli umferðartíma reikistjörnu (hve lengi hún er að ganga í kringum móðurstjörnuna, þ.e. lengd ársins) og stærðarmarkanna þar sem reikistjarna breystit úr berghnetti í gashnött. Þetta bendir til að fleiri mega-jarðir á borð við Kepler-10c muni finnast í framtíðinni.
Sú staðreynd að Kepler-10c er berghnöttur hefur líka áhrif á þróunarsögu alheimsins og möguleikann á lífi. Sólkerfið Kepler-10 er um 11 milljarða ára gamalt svo það myndaðist innan við þremur milljörðum ára eftir Miklahvell.
Í árdaga alheimsins voru aðeins vetni og helíum til staðar. Þung frumefni, eins og kísill og járn sem eru nauðsynleg hráefni í reikistjörnur, urðu til þegar fyrstu kynslóðir stjarna sprungu og dreifðu hráefnum sínum um geiminn. Úr þessum hráefnum yrðu til næstu kynslóðir stjarna og reikistjarna.
Þetta ferli hefði átt að taka milljarða ára. Hins vegar vegar sýnir Kepler-10c að alheimurinn var fær um að mynda stóra berghnetti á þeim tíma þegar þung frumefni voru af skornum skammti. Ef skilyrði voru í alheiminum fyrir myndun berghnatta á þessum tíma, þá voru sömuleiðis þegar komin fram skilyrði fyrir líf. Rannsóknin sýnir því að stjörnufræðingar ættu alls ekki að útloka gamlar stjörnur þegar við leitum að öðrum lífvænlegum „jörðum“.
Gerólík Jörðinni
Þótt reikistjarnan flokkist sem „mega-jörð“ á hún lítið skylt við Jörðina annað en að vera berghnöttur. Þyngdarkrafturinn á yfirborðinu er þrefalt meiri en á Jörðinni, svo 80 kg maður vægi 240 kg á Kepler-10c. Þyngdarkrafturinn veldur því líka að öll fjöll væru mun lægri en á Jörðinni.
Kepler-10c er líka miklu nær sinni móðurstjörnu en Jörðin okkar er frá sólinni — árið þar er aðeins 45 dagar. Yfirborðshitastigið er því miklu hærra, líklega í kringum 300°C og sennilega hærra ef reikistjarnan hefur lofthjúp, sem er mjög líklegt.
Í sama sólkerfi er önnur reikistjarna, Kepler-10b, þrisvar sinnum massameiri en jörðin, sem hringsólar um móðurstjörnuna á aðeins 20 klukkustundum. Yfirborðið á henni er líklega úr bráðnu bergi enda er yfirborðshitastigið á henni um 2000°C!
Tengiliðir
Sævar Helgi Bragason
Háskóli Íslamds
Reykjavík, Ísland
Farsími: 896-1984
Tölvupóstur: [email protected]
Tengdar myndir
Teikning listamanns af reikistjörnunni Kepler-10c. Í bakgrunni glittir í aðra reikistjörnu, Kepler-10b, sem er líklega úr bráðnu bergi. Kepler-10c er tæplega 29.000 km í þvermál, 2,3 sinnum breiðari en Jörðin og vegur 17 sinnum meira. Eðlismassi hennar sýnir að hún er berghnöttur en ekki úr gasi, eins og búast mætti við. Mynd: David A. Aguilar (CfA)
Stjörnufræðingar uppgötva nýja tegund reikistjörnu: „Mega-jörð“
Sævar Helgi Bragason 03. jún. 2014 Fréttir
Stjörnufræðingar hafa uppgötvað nýja tegund reikistjörnu — mega-jörð — berghnött sem er 17 sinnum efnismeiri en Jörðin. Lengst af hefur verið talið að slíkur hnöttur gæti ekki myndast, vegna þess að svo stórir hnettir myndu sanka að sér gasi og verða gasrisar á borð við Júpíter. Reikistjarnan, sem nefnist Kepler-10c, er hins vegar úr föstu bergi og miklu stærri en þær „risajarðir“ sem fundist hafa á síðustu árum.
Reikistjarnan Kepler-10c gengur um stjörnu sem svipar mjög til sólarinnar okkar en er í um 550 ljósára fjarlægð frá Jörðinni í stjörnumerkinu Drekanum. Hún fannst með Kepler geimsjónauka NASA árið 2011 en sjónaukinn fylgist með mögulegum reikistjörnum ganga fyrir stjörnur og draga þannig tímabundið úr birtu þeirra.
Stjörnufræðingar geta mælt hve mikið stjarnan dofnar og þannig reiknað út stærð eða þvermál reikistjarna. Kepler getur aftur á móti ekki mælt massa reikistjarnanna og þar af leiðandi ekki sagt til um hvort reikistjarna sé berg- eða gashnöttur.
Mælingar sýna að Kepler-10c er tæplega 29 000 km í þvermál, eða 2,35 sinnum breiðari en Jörðin. Hún er því nógu stór til þess að henni ætti að svipa meira til Neptúnusar en Jarðar. Ef svo væri, myndi eðlismassi hennar að vera lágur, þar sem gasrisar eins og Neptúnus, sem eru að mestu úr gasi, hafa lágan eðlismassa.
Til að reikna út eðlismassa þurfum við að þekkja stærðina (sem við þekkjum með mælingum Kepler) og massann, sem Kepler getur ekki mælt. Stjörnufræðingarnir notuðu því HARPS-North mælitækið á hinum ítalska Telescopio Nazionale Galileo á La Palma á Kanaríeyjum til að mæla massa Kepler-10c með Doppler-litrfósfmælingum.
Þegar reikistjarna snýst um stjörnu, togar hún með þyngdakrafti sínum lítillega í móðurstjörnuna. Stjarnan vaggar til og frá eins og sleggjukastari sem sveiflar sleggjunni í kringum sig. Merki um þetta vagg koma fram sem Dopplervik í ljósinu frá stjörnunni. Stærð Dopplerviksins segir til um hversu þung (massamikil) reikistjarnan (sleggjan) er.
Í ljós kom að Kepler-10c er 17 sinnum massameiri en Jörðin — miklu efnismeiri en búist var við — sem kom mjög á óvart. Þetta þýðir að eðlismassi hennar er um 7,5 grömm á rúmsentímetra, sem er óvenjuhátt. Til samanburðar er eðlismassi Jarðar um 5,5 gr/cm3 en eðlismassi dæmigerðs gasrisa er í kringum 1 gr/cm3. Kepler-10c hlýtur því að vera berghnöttur eins og Jörðin!
Erfitt er að útskýra hvernig jafn stór berghnöttur og Kepler-10c gat myndast. Nýjar rannsóknir benda þó til að samband sé milli umferðartíma reikistjörnu (hve lengi hún er að ganga í kringum móðurstjörnuna, þ.e. lengd ársins) og stærðarmarkanna þar sem reikistjarna breystit úr berghnetti í gashnött. Þetta bendir til að fleiri mega-jarðir á borð við Kepler-10c muni finnast í framtíðinni.
Sú staðreynd að Kepler-10c er berghnöttur hefur líka áhrif á þróunarsögu alheimsins og möguleikann á lífi. Sólkerfið Kepler-10 er um 11 milljarða ára gamalt svo það myndaðist innan við þremur milljörðum ára eftir Miklahvell.
Í árdaga alheimsins voru aðeins vetni og helíum til staðar. Þung frumefni, eins og kísill og járn sem eru nauðsynleg hráefni í reikistjörnur, urðu til þegar fyrstu kynslóðir stjarna sprungu og dreifðu hráefnum sínum um geiminn. Úr þessum hráefnum yrðu til næstu kynslóðir stjarna og reikistjarna.
Þetta ferli hefði átt að taka milljarða ára. Hins vegar vegar sýnir Kepler-10c að alheimurinn var fær um að mynda stóra berghnetti á þeim tíma þegar þung frumefni voru af skornum skammti. Ef skilyrði voru í alheiminum fyrir myndun berghnatta á þessum tíma, þá voru sömuleiðis þegar komin fram skilyrði fyrir líf. Rannsóknin sýnir því að stjörnufræðingar ættu alls ekki að útloka gamlar stjörnur þegar við leitum að öðrum lífvænlegum „jörðum“.
Gerólík Jörðinni
Þótt reikistjarnan flokkist sem „mega-jörð“ á hún lítið skylt við Jörðina annað en að vera berghnöttur. Þyngdarkrafturinn á yfirborðinu er þrefalt meiri en á Jörðinni, svo 80 kg maður vægi 240 kg á Kepler-10c. Þyngdarkrafturinn veldur því líka að öll fjöll væru mun lægri en á Jörðinni.
Kepler-10c er líka miklu nær sinni móðurstjörnu en Jörðin okkar er frá sólinni — árið þar er aðeins 45 dagar. Yfirborðshitastigið er því miklu hærra, líklega í kringum 300°C og sennilega hærra ef reikistjarnan hefur lofthjúp, sem er mjög líklegt.
Í sama sólkerfi er önnur reikistjarna, Kepler-10b, þrisvar sinnum massameiri en jörðin, sem hringsólar um móðurstjörnuna á aðeins 20 klukkustundum. Yfirborðið á henni er líklega úr bráðnu bergi enda er yfirborðshitastigið á henni um 2000°C!
Tengiliðir
Sævar Helgi Bragason
Háskóli Íslamds
Reykjavík, Ísland
Farsími: 896-1984
Tölvupóstur: [email protected]
Tengdar myndir