Succesrig planetjagt med genbrugskikkerter

Fodture under en fremmed sol er livsdrømmen for den sande science fiction-fan, men en enkelt dansk astrofysiker har gjort mere end at drømme. Han var nemlig den første der fandt en såkaldt exo-planet som rent faktisk også er egnet til at vandre på. Og han gjorde det vel at mærke med udstyr som alle andre astronomer fandt skrotningsmodent.

Uffe Graae Jørgensen er lektor i astrofysik, og han byder velkommen i et beskedent kontor på Niels Bohr Institutet. Den mest opsigtsvækkende dekoration her er en plakat der beskriver hvordan Graae Jørgensen og hans hold kunne finde den første jordlignende planet ved en fremmed stjerne.

Det er også en bedrift som lektoren har god grund til at være stolt af. Ikke fordi han var den første der fandt en planet i et fremmed solsystem, men fordi han var den første der fandt en jordlignende sten-planet.

Fuldemandsplaneter
Siden 1992 er der fundet 319 planeter uden for vores eget solsystem, men de fleste af dem er uinteressante for Uffe Graae Jørgensen.

»Det spørgsmål jeg er nysgerrig på, er nok et som de fleste andre også er nysgerrige på, nemlig om der er liv derude, og hvis der er, hvordan det så ser ud?«

Chancen for at finde liv på nogen af de 319 kendte exoplaneter er lig nul. De fleste er nemlig fundet med en metode som kun kan finde planeter der nærmest per definition er uegnede til at huse liv.

De er fundet med radialhastigheds-metoden der også er blevet kaldt wobblemetoden, eller slingermetoden på dansk, og det er egentlig et meget rammende navn. Metoden går nemlig ud på at opdage når en planets tyngdekraft hiver i den sol planeten roterer omkring. Planetens tyngdetræk får simpelthen solen til at slingre en lille smule på himlen; en lille smule, men altså nok til at det kan observeres på flere lysårs afstand.

Problemet med metoden er at den egner sig bedst til at opdage meget store planeter der har en bane meget tæt omkring deres sol. Helst planeter i Jupiters enorme størrelsesorden der har baner så tæt på deres sole som Venus har om vores. Hvis en planet er så stor vil den næsten med sikkerhed være en gas-planet. Og hvis den ligger så tæt på sin sol, vil den næsten med sikkerhed være kogende hed. Det er altså ikke dér, man skal planlægge en ekstra-terrestriel slentretur. Endsige lede efter liv.

Dømt ude af supergeni
Slingermetoden har desværre vist sig at være ubrugelig til at finde planeter af jordlignende størrelse i en jordlignende bane. Ifølge Uffe Graae kan små planeter som vor egen simpelthen ikke trække hårdt nok i deres sole til at det kan ses.

»Jorden hiver så lidt i solen at effekten bliver overskygget af de konvektionsbevægelser der er i solens overflade, altså de gasbobler der stiger op og falder ned i solatmosfæren. Fordi de giver egentlig en tilsvarende effekt.«

For at finde jordlignende planeter måtte Uffe Graae Jørgensen altså lede efter en anden metode. Hans valg faldt på en metode som selveste Albert Einstein havde forudsagt. Det eneste problem var at Einstein også havde forudsagt at metoden umuligt kunne virke i praksis.

Hjernespind om fantasifænomener
En af Albert Einsteins helt store indsigter var at også lys bliver påvirket af tyngdekraften. En planet, en sol eller et sort hul trækker simpelthen i det lys der passerer forbi den.

I 1936 brugte Albert Einstein sin egen teori til at komme med en forudsigelse: Einstein mente at hvis et sort hul trak ind foran en fjern stjerne sådan at jorden, det sorte hul og stjernen lå på en linje, ville det sorte hul fungere som en linse. Den enorme masse ville samle lyset og forstærke det tusindvis af gange så det ville være synligt fra jorden.

Fænomenet fik navnet ‘microlensing’ fordi linsen set fra jorden er meget lille, og fænomenet burde gøre det muligt at se objekter der ikke selv udsender noget lys. Det ville altså endelig blive muligt at se planeter og sorte huller igennem en kikkert på jorden.

Men Einstein tænkte teoretisk. I bund og grund var han selv skeptisk over for om sorte huller overhovedet eksisterede. Og muligheden for at observere et ‘mikrolinse-fænomen’ med noget så letvægtsagtigt som en planet i omløb om en sol, det kunne han slet ikke forestille sig. Ikke desto mindre er det nøjagtig dét Uffe Graae Jørgensen gør fra en udrangeret kikkert i Chile.

»Det har tit fascineret mig at Einstein, som godt kunne forestille sig at man kunne gå frem og tilbage i tiden, ikke kunne forestille sig at man 40 år efter havde bygget en kikkert som Den Danske Kikkert på La Silla.

En udrangeret Rolls Royce i Photon Valley
En gang var Den Danske Kikkert en af verdens bedste. Det var den de første år efter den blev bygget i 1975.

Alle stjernekikkerter bliver bedømt på diameteren af det spejl der samler lyset fra de fjerne stjerner. Den Danske Kikkert var udstyret med overvældende halvanden meter, det var meget dengang, men det er det ikke blevet ved med at være, fortæller Uffe Graae Jørgensen:

»Astronomer har fået sådan en lidt snobbet holdning om at alt under fire meter spejl er en lille kikkert. Så instrumenter som den danske kikkert er med sine kun 1,5 meter i dag regnet som en type instrument der er overflod af.«

Den Danske Kikkert er nu ikke noget dårligt teleskop. Den ligger på bjergtoppen La Silla i den Chilenske Atacama-ørken. Det er et af de tørreste og klareste steder på kloden. Om dagen kan man se næsten 100 kilometer væk fra toppen af La Silla, til Stillehavet og til den Argentinske grænse. Og om natten er der bælgmørkt.

Stedet er så ideelt for stjernekikkerter at astronomer er begyndt at kalde området omkring La Silla for ‘Photon Valley’. Så da de andre astronomer begyndte at vende ryggen til den udrangerede kikkert, øjnede Uffe Graae Jørgensen en chance for at bruge Einsteins mikrolinsemetode til at lede efter fjerne planeter.

Hvis det skulle lykkes, var han nemlig nødt til at have kikkerten for sig selv – og det var umuligt med de store teleskoper.

En tidskrævende metode
Hvis man vil studere himmellegemer med Mikrolinsemetoden, må man vente på at en fjern stjerne passerer ind foran en stjerne der ligger endnu længere væk. Lidt ligesom en solformørkelse.

Mikrolinseeffekten forstærker lyset fra den bagvedliggende stjerne. Hvis den forreste stjerne har en planet, bliver lyset fokuseret en smule mere. Derfor bliver det kraftigere set fra jorden i noget af den tid de to fjerne sole ligger på linje.

Men to så fjerne stjerner ligger sjældent på linje mere end et par uger, og det tidsrum hvor man kan se om stjernen har en planet, er nogle gange så kort som et par timer. Planetjæger Jørgensen ønskede sig derfor lange, ubrudte observationsperioder. Men det var han ikke ene om at ønske.

Sjældne ressourcer
Alle astronomer kæmper om den samme ressource, de kæmper om at få lov til at rette en stor, dyr stjernekikkert mod lige det hjørne af himlen der er interessant for deres forskning. Og det er enormt dyrt. På verdens største kikkert, det såkaldte VLT (Very Large Telescope), koster blot tre nætters observationstid det samme som et tre-års ph.d.-stipendium.

Derfor, fortæller Uffe Graae Jørgensen, var det afgørende for hans forskning at relativt gode teleskoper som den danske kikkert pludselig var blevet dømt ude.

»I princippet kunne vi allerede have fundet vores planeter i 1975 da Den Danske Kikkert var ny. Men vi skulle bruge mindst fire måneders ubrudt observationstid. Det ville vi aldrig have kunnet få dengang kikkerten var ny og blandt de bedste i verden. Og da slet ikke til noget som Einstein har skrevet at ‘det kan man nok ikke se’.«

Livets balancepunkt
Selv om Einstein ikke troede på sin egen ide, har mikrolinsemetoden vist sig at være en enorm succes. Metoden er fantastisk velegnet til at finde planeter der teoretisk set kan huse liv, altså planeter hvor det er muligt at finde flydende vand på overfladen.

Hvis en planet skal kunne huse flydende vand på overfladen, er der nogle betingelser som skal være opfyldte. Og det er betingelser som man kan se med mikrolinsemetoden, forklarer Uffe Graae Jørgensen.

»Planeten må ikke være for lille, for så taber den sin atmosfære og sit vand over for kort tid. Men den må heller ikke være for stor, for så trækker den al områdets brint og helium til sig, og så bliver den en gas-planet som Jupiter og Saturn i stedet for en sten-planet. Afstanden skal også være rigtig. Planeten må ikke ligge så tæt på sin stjerne at vandet damper af. Men heller ikke så langt væk at det fryser til is. For en stjerne af solens størrelse betyder det … lige i jordens bane. Venus er for tæt på. Mars er for langt væk.«

Mikrolinsemetoden er følsom for lige netop planeter der har en masse som jordens og en bane som jorden, men der er ikke fundet mange.

Skeptisk triumf
Fire års observationer, fire måneder af gangen, havde kun givet fire planeter i 2005. Da den hidtil mest jordlignende planet endelig lagde sig i teleskopets sigtelinje, troede forskerne knap nok på at der virkelig var jackpot.

»Vi havde faktisk haft et signal året før som var det første der mindede om noget. Og der lukkede vi champagnen op og kølede den med flydende kvælstof. Men næste morgen viste det sig at vi bare havde haft støj som lignede det vi ledte efter. Så da den rigtige planet viste sig, var vi lidt skeptiske. Vi åbnede i hvert fald ikke nogen champagneflaske.«

Da planeten OGLE-2005-BLG-390Lb, eller OB05390 blandt venner, blev fundet i 2005, var de to stjerner og planeten i mikrolinsesystemet på linje med hinanden i ti timer. Og det var først cirka fem timer inde i passagen at astronomerne blev klar over at der nok var noget exceptionelt under opsejling. Til at begynde med troede de at der bare var tale om et støjfænomen, ligesom året før.

En kold fornøjelse
Forskerne brugte de næste halvanden måned på at gå alle fejlkilder igennem for at sikre sig at der ikke var tale om falsk alarm en gang til. Observationerne fandt sted i august, og det var først henne i oktober at de var helt sikre på at de virkelig havde fundet en planet. Det var til gengæld så en planet lige efter Uffe Graae Jørgensens hoved.

»Det største øjeblik var da vi blev klar over at vi havde set den mindste planet nogensinde, og at det også var den mest jordlignende man nogensinde havde set.«

Planeten OB05390 har både en jordlignende bane og en jordlignende størrelse, men det bliver ikke her Uffe Graae skal på vandretur, for stjernen den bor ved, har kun en femtedel af solens varme:

»Den ligger 20.000 lysår væk, og der er 200 frostgrader på overfladen af den, så der er ganske ugæstfrit.«

Til gengæld var fundet af OB05390 det fuldstændigt uimodsigelige bevis for at mikrolinsemetoden er velegnet til at finde planeter med livspotentiale. Hvis de altså er der.

Lykkelig fiasko
Ufologer og science-fiction fans vil sikkert være skuffede over at Uffe Graae og hans kolleger kun har fundet fem planeter på fire år. Og han ville selvfølgelig gerne have fundet flere. Men selv den begrænsede succes er ifølge Uffe Graae et betydende forskningsresultat.

»Det vigtigste videnskabelige resultat vi egentlig har fået, er at der er forbavsende få Jupiter/Saturn-lignende planeter i Jupiter/Saturn-lignende baner. Ifølge de data vi har indtil nu, er det mindre end ti procent der har det. Det faktum at vi kan vise at det er altså ikke hver eller hver anden stjerne der har et sådant system, det lægger i sig selv nogle begrænsninger for hvor mange solsystemer der er af solsystemets type.«

Med de kommende års observationer vil Uffe Graae og hans kolleger gerne beregne hvor mange livsduelige planeter der er i Mælkevejen. Og nu kommer de udrangerede stjernekikkerter til kort.

For at komme videre med det spørgsmål skal der bygges helt nye teleskoper.

En sang om livet
Som planetjæger vil Uffe Graae naturligvis gerne møde væsner fra en fremmed planet, men egentlig er han mere optaget af helt fundamentale spørgsmål som for eksempel hvordan evolution virker, eller om livet udvikler sig i samme baner som på jorden uanset hvilken planet vi finder det på.

»Det spørgsmål tror jeg kun kan løses fra en astrofysisk synsvinkel hvor man finder andre habitater ude i rummet som minder om vores eget, og så ser om livet har udviklet sig som hos os.«

For at finde flere potentielle habitater er Uffe Graae og en række danske og internationale kolleger ved at udvikle en avanceret perlerække af observatorier. Det såkaldte SONG-projekt (Stellar Observation Network Group) skal bestå af otte ens teleskoper der kan observere på det samme mikrolinsefænomen døgnet rundt i de timer det er synligt fra jorden.

SONG-projektet bliver naturligvis noget dyrere end de hidtidige observationer med genbrugs-kikkerter. Men efter Uffe Graaes mening vil det til gengæld besvare verdens vigtigste spørgsmål for både forskere og lægmand:

»Spørgsmålet ‘om vi er alene i universet’ er langt vigtigere end om der er tefal på stegepanden. Det er da fantastisk hvis det viser sig at jordlignende planeter er enormt sjældne, og vi lever på et ganske unikt sted i universet. Efter fem års observationer vil vi kunne sige noget begavet om hvor sjældne de jordlignende planeter er.«

SONG-projektet vil altså kunne besvare et spørgsmål som har været diskuteret siden de gamle grækere, men det var en udrangeret kikkert i hænderne på en dansk forsker der løftede den første flig af svaret.

»Der er så meget snak om at man skal have mere og mere og større og større. Og det er frygtelig dyrt meget af det. Og der kommer da også fantastiske opdagelser ud af de store og dyre kikkerter. Men jeg synes det er sjovt at Danmark har kunnet gøre det med de små midler vi har og med de små instrumenter. Jeg synes det er skægt vi har været med på sådan en stor opdagelse som OGLE-2005-BLG-390Lb.