Planeter ser også ut til å finnes i galakser langt, langt unna.

Helgens store nyhetssak fra verdensrommet: Astronomer skal ha sett tegn til planeter i en annen galakse for aller første gang! Bildet ovenfor som akkompagnerer nyhetssakene, viser ikke selve planetene, men galaksen de er observert i (mer om bildet lenger ned). Planetene vil vi aldri kunne ha mulighet til å se direkte – dette sliter vi med selv i vår egen galakse. Astronomene har i stedet brukt en indirekte metode kalt gravitasjonell mikrolinsing for å «se» planetene. Men hva er det astronomene egentlig har sett?

Eksoplaneter

Eksoplaneter (forkortelse for «ekstrasolare planeter») er planeter som går i bane rundt andre stjerner enn Solen. På 1990-tallet oppdaget vi den aller første eksoplaneten, og siden den gang har vi oppdaget nesten 4000 av dem. Vi har lært at det er mer vanlig av stjerner har planeter enn at de ikke har det. Ettersom det finnes noen hundre milliarder stjerner i vår galakse, Melkeveien, kan vi anslå at det må finnes hundrevis av milliarder eksoplaneter her. Da er det ikke unaturlig å tenke seg at situasjonen er den samme rundt stjerner i andre galakser.

Illustrasjon som gir et inntrykk av hvor vanlig det er med planeter rundt andre stjerner. Her er verken objektenes størrelser eller avstander vist i riktig størrelsesforhold. Illustrasjon: NASA/ESA/ESO

Gravitasjonell mikrolinsing

Et massivt objekt i verdensrommet kan bøye lyset som sendes mot det (i likhet med en linse) gjennom sin gravitasjonskraft. Dette kan generere flere forvrengte, forstørrede og mer lyssterke bilder på himmelen av en lyskilde som ligger bak det massive objektet. Konseptet er illustrert her:

Illustrasjonen viser hvordan lys fra en fjerntliggende galakse forvrenges av gravitasjonsfeltet til en nærmere forgrunnsgalakse. Forgrunnsgalaksen opptrer som en linse og gjør at den fjerne kilden framstår forvridd, men mer lyssterk. Resultatet av gravitasjonslinseeffekten er karakteristiske buer og ringer av lys. Illustrasjon: ALMA (ESO/NRAO/NAOJ), L. Calçada (ESO), Y. Hezaveh et al.

Hvor massivt objektet er, avgjør hvor sterk gravitasjonslinseeffekten er. Ved svært massive objekter som galakser og galaksehoper, kan effekten være svært tydelig. For mindre massive objekter, som planeter og stjerner, er effekten vanskelig å få øye på, og kalles derfor «gravitasjonell mikrolinsing».

Gravitasjonell mikrolinsing er en metode som blant annet brukes til å oppdage fjerne eksoplaneter i vår egen galakse. Ved denne typen gravitasjonslinsing er det hovedsakelig endringen i lysstyrke som er mulig å observere. Denne endringen er synlig i løpet av korte tidsskalaer, fordi det er snakk om små objekter som forflytter seg i relativt små baner.

Når en eksoplanet passerer foran stjernen sin, vil dens svake gravitasjonskraft bøye lyset fra stjernen, som kan føre til at stjernen ser lysere ut enn ellers fra vår posisjon. Animasjon: NASA Ames/JPL-Caltech/T. Pyle

Det nye funnet

To astronomer ved University of Oklahoma i USA har kombinert mikrolinsing og gravitasjonell linseeffekt på galakseskala, som har ført til observasjonen av at det må finnes en rekke planeter mellom stjernene i kvasaren RXJ1131−1231. Kvasaren (en type aktiv galakse) befinner seg 3,8 milliarder lysår unna, og er blitt studert nesten 40 ganger i løpet av det siste tiåret av NASAs Chandra X-ray Telescope.

Det grønne bildet øverst i innlegget viser hvordan forgrunnsgalaksen i sentrum av bildet forvrenger lyset fra en kvasar som ligger bak galaksen. På grunn av hvordan lyset blir forvrengt, kan vi se fire «bilder» av kvasaren på himmelen i en ring rundt galaksen.

Lyset fra disse «fire» kvasarene krysser ulike punkter i forgrunnsgalaksen, hvor lyset blir ytterligere bøyd av stjerner. Dette kalles kvasarmikrolinsing. Det er observert tegn til mikrolinsing i spektrallinjene i røntgenstrålingen fra kvasaren.

Illustrasjon av kvasarmikrolinsing. Lyset fra kvasaren (merket «source») blir bøyd av forgrunnsgalaksen slik at det dannes fire bilder av kvasaren på himmelen sett fra Jorden, merket A, B, C og D. Lyset kan i tillegg bli forvrengt av stjerner i galaksen. Bilde: NASA/CXC/M.Weiss

Ved å simulere og analysere mikrolinsingseffekten på superdatamaskiner, kan astronomene se hva som må inkluderes i simuleringen for å etterligne observasjonene best mulig. Ved å gjøre dette har de sett at frittsvevende planeter bidrar til å gjøre datamodellen mest mulig lik den observerte virkeligheten. Observasjonene kan forklares ved at det finnes over 2000 planeter mellom stjernene i kvasaren med masser som spenner fra Månens masse til Jupiters masse (0,012–318 jordmasser). Planeter som er bundet til stjerner bidro ikke nevneverdig til mikrolinsingseffekten.

Gjennom dette funnet* har astronomene vist at kvasarmikrolinsing kan brukes til å finne planeter i andre galakser – men først og fremst frittsvevende planeter. Det kan bli et nyttig verktøy for å prøve å få en oversikt over ekstragalaktiske planeter. Da kan vi for eksempel finne ut hvordan planetdannelse påvirkes av hva slags galakse det er snakk om (liten/stor, aktiv/inaktiv, ung/gammel, osv.), som kan gi oss en bedre forståelse av planetdannelse i universet 🙂

* Ulempen ved å bruke mikrolinsingsmetoden til å studere svært fjerne objekter, er at funnene som gjøres med metoden ikke kan bekreftes ved å bruke andre metoder, fordi dette er den eneste metoden som fungerer i slike tilfeller.

Les mer:

• Pressemelding fra University of Oklahoma
• Den vitenskapelige artikkelen: «Probing Planets in Extragalactic Galaxies Using Quasar Microlensing» (Astrophysical Journal Letters, 2018)
• Wikipedia: Gravitational microlensing

Hovedbilde: University of Oklahoma