Hon ser planeter födas i molekylerna – hundratals ljusår bort

2021-10-12 06:00  

Planeter som formas runt en och samma stjärna kan bestå av olika molekyler. En svensk forskare har lett ett jätteprojekt som har kartlagt byggstenarna som är avgörande om vi ska hitta utomjordiskt liv.

Finns det liv på andra planeter än vår egen? Det är grundfrågan som den svenska astrokemisten och Harvardprofessorn Karin Öbergs vill besvara.

– Det enklaste sättet att ta reda på om en planet har rätt förutsättningar för liv vore att rikta teleskop mot en jordlik planet och se om det finns vatten och organiska molekyler där. Men det är inte tekniskt möjligt i dag. Det vi i stället gör är att försöka lista ut vilken kemi som finns i byggstenarna som bildar nya planeter, förklarar hon för Ny Teknik.

Tack vare Alma-teleskopet (Atacama Large Millimeter and submilleter Array) i norra Chile har en internationell forskargrupp som hon har lett gjort just en sådan undersökning.

Läs mer: Rymdsondens bilder gav Pluto en ”revansch”

Inom ramen för projektet som kallas Maps (Molecules with Alma at Planetforming Scales) har Alma under 2018 och 2019 tagit kemiska bilder på fem protoplanetära skivor, alltså skivor av gas och damm där planeter bildas. Dessa skivor finns runt de sedan tidigare välkända stjärnorna IM Lup, GM Aur, AS 209, HD 163296, och MWC 480. 

Bilderna som Alma har tagit har varit i mycket högre upplösning än vad som hade varit möjligt att få till för bara tio år sedan. Astronomerna kan därför presentera kartor som visar var ett dussintal molekyler, däribland vätecyanid som är förknippat med tillkomsten av organiskt liv här på jorden, finns i de fem skivorna.

– Jag kan fortfarande inte släppa hur fantastiskt det är att vi kan ta bilder av molekyler som är hundratals ljusår bort, att vi kan få kemiska bilder på det och kan ta fram kartor över var molekylerna finns. Vad vi kan göra är lite som att ta hjärnröntgen av en skiva, och med hjälp av det lista ut var de kemiska byggstenarna finns i en planet. Det har vi inte kunnat göra särskilt länge, säger Karin Öberg.

Alma är egentligen inte ett teleskop, utan en grupp 66 radioteleskop som samverkar genom så kallad interferometri, på millimeter- och submillimetervåglängder (våglängder mellan 0,2 och 3,6 millimeter). Det utgör det kraftfullaste teleskop vi har för observationer av vårt “kalla universum”, alltså molekylär gas, stoft och damm (inklusive den gas och stoft som planeter bildas från).

Läs mer: Jordnära asteroid fullproppad med värdefulla metaller

Med interferometri är det möjligt att öka upplösningen vid observationer genom att kombinera det ljus som tas emot av två eller flera teleskop. Eftersom Almas antenner kan ha ett avstånd på upp till 16 kilometer får astronomerna en kraftfull zoomfunktion och en skärpa som är upp till tio gånger bättre än Hubbleteleskopet.

Tog två år att bearbeta bilderna från Alma

Det har tagit två år för forskargruppen att bearbeta och analysera bilderna från Alma. Mycket av den här tiden har gått till att omvandla observationerna från interferometrin till de kemiska bilder som gruppen nyligen har publicerat.

– Det finns visserligen väl prövade algoritmer för detta, men eftersom vi tittade på de här skivorna med högre upplösning än vad som tidigare gjorts så behövde vi ofta vidareutveckla algoritmerna för att få fram optimala bilder, berättar Karin Öberg.

Astronomerna har hjälp av det faktum att molekyler spinner, och att de när de spinner ger ifrån sig mikrovågsfotoner. Forskarna isolerar de fotoner som kommer från specifika molekyler och kan sedan bygga upp kartor eller bilder över var i skivorna molekyler finns. 

Det första steget är att lista ut hur stark strålningen är, vilka molekyler som finns i skivorna och var. Det nästa, och svårare, steget är att kvantifiera hur många molekyler är var i skivorna. Antalet molekyler påverkar styrkan på en ljussignal, men sambandet är ofta komplicerat, förklarar Karin Öberg. Genom att modellera det sambandet kan forskarna hitta ett svar.

Läs mer: William Shatner (kapten Kirk) blir äldsta personen i rymden

Gruppen hade en förhoppning om att kunna bekräfta teorin att molekylerna är ojämnt fördelade i skivorna. Det har de också kunnat visa. Men molekylerna följer inte nödvändigtvis gaset och dammet i skivorna, vilket de hade trott. Vad det beror på är inte klarlagt.

Forskarlaget överraskades också av hur mycket cyanider av olika slag det fanns i skivorna, och hur spridda dessa var.

– Vi tror att det enda sättet att få så många cyanider är att gasen är kolrik och syrefattig. Det säger något om i vilken sorts miljö planeter bildas. Men cyanider är också väldigt intressanta i sig själva på grund av deras koppling till livets uppkomst, säger Karin Öberg.

Vill undersöka vad som finns under isen på månarna

Det Karin Öberg och hennes kollegor nu har studerat är bara början av vår förståelse av planeters födelse. Ska det bli möjligt att exempelvis förutsäga hur ofta en planet bildas med vätecyanid som en av byggstenarna behöver de studera åtminstone 50 planeter.

– Drömmen är att kunna koppla ihop de molekyler vi ser i planeters atmosfärer och de molekyler vi ser i skivorna för att förstå vilken slags planet som kan bildas i vilken slags skiva, säger Karin Öberg.

Karin Öberg vill även undersöka vad som finns under isen på månarna i vårt eget solsystem. Om vi ska hitta liv i rymden tror hon att det är det där chansen är störst.

Totalt 20 vetenskapliga artiklar om projektet har publicerats på arxiv. De publiceras även i Astrophysical Journal Supplement.

James Webb öppnar för studier om inre delarna av solsystemet

Med Alma-teleskopet kan man undersöka den delen av skivan som finns i de yttre delarna av solsystemet. Med det nya James Webb-teleskopet kommer forskare att kunna studera de inre delarna av solsystemet, och de kemiska byggstenar som finns där.

–  Det är något vi kan se fram emot de kommande åren. Då kan vi också titta på vilken koppling det finns mellan det inre och det yttre solsystemet, säger astronomiprofessor Karin Öberg.

Mer om astronomiprofessor Karin Öberg

Karin Öberg är en svensk astrokemist och professor i astronomi vid Harvard University. Hon är grundare av Öberg Astrochemistry Group vid Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. Hon doktorerade i astronomi vid Leiden-universitetet 2009, gjorde sin postdoc vid Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics och började arbeta på Harvards astronomifakultet 2013.

Källa: Harvard University

Ania Obminska

Mer om: Rymden Planet

Kommentarer

Välkommen att säga din mening på Ny Teknik.

Principen för våra regler är enkel: visa respekt för de personer vi skriver om och andra läsare som kommenterar artiklarna. Alla kommentarer modereras efter publiceringen av Ny Teknik eller av oss anlitad personal.

  Kommentarer

Debatt