Forskarna som letar liv på andra planeter

Projektanslag 2012

Characterization of the earth-sized exoplanets

Huvudsökande:
Professor Nikolai Piskunov

Lärosäte:
Uppsala universitet

Beviljat anslag:
23 miljoner kronor under fem år

På ett högt berg i den chilenska Atacamaöknen blickar ett av världens största teleskop ut i rymden. Platsen är väl vald för astronomiska studier; här är jordens atmosfär tunn och störningen från ljus av annan mänsklig aktivitet minimal. Teleskopet är ett av det Europeiska sydobservatoriets 8-metersteleskop och det som gör just detta teleskop särskilt speciellt är att det är utrustat med ett högteknologiskt instrument, CRIRES, som kan analysera infraröd värmestrålning och därmed upptäcka exoplaneter.

Många hundra mil därifrån, på institutionen för fysik och astronomi i Ångströmlaboratoriet vid Uppsala universitet, arbetar forskarna Eric Stempels och Ulrike Heiter.

– Jag har alltid varit intresserad av planetsystem. När jag började studera på universitet visste man inte ens om det fanns andra planeter i vår galax. Idag vet vi att de finns och snart har vi dessutom möjlighet att mäta hur de här planeterna och deras eventuella atmosfärer ser ut. Det känns otroligt spännande, säger Ulrike Heiter.

Bygga om och förbättra

Nikolai Piskunov, Uppsala universitet, leder nu ett internationellt samarbetsprojekt med svenska, tyska och italienska forskargrupper. Projektets syfte är att bygga om och förbättra CRIRES till något som nästan blir ett helt nytt instrument.

– Målet är att hitta och karaktärisera planeter som liknar jorden, bland annat vad gäller storlek, densitet, avstånd till närmaste stjärna samt planetbanor, fasta ytor, vatten och i synnerhet atmosfärens sammansättning. Nästa fråga blir då om det kan finnas liv på en sådan planet, berättar Ulrike Heiter som liksom Eric Stempels ingår i den svenska forskargruppen.

– Hittills har vi inte kunnat analysera exoplaneters atmosfärer. Med det nya instrumentet kan vi botanisera bland identifierade planeter för att se om det finns eller har funnits förutsättningar för liv på andra planeter i vår galax, fortsätter Eric Stempels.

En atmosfär som stabiliserar temperatur och distribuerar värme mellan olika delar av en planets yta är en avgörande förutsättning för liv. Olika molekyler i en atmosfär kan vara produkter av biologiska processer och kan på så sätt också visa att det finns liv på en planet. Svårigheten med att analysera en planets atmosfär är dock att ljuset från den närmaste stjärnan är så starkt att det ”dränker” det mycket svaga ljuset från planeterna. En möjlig lösning på problemet är att analysera vissa spektrallinjer i ett högupplöst infrarött spektrum – och det är just den möjligheten som forskarna nu vill utveckla. CRIRES mäter våglängder mellan 1 och 5 mikrometer i det infraröda spektrumet, och där är förutsättningarna som bäst för att bestämma den kemiska sammansättningen i planeters atmosfärer.

Nya komponenter

Projektet består av fyra delar. Den första delen handlar om att sätta in nya komponenter som klarar av att mäta fler spektrallinjer åt gången och nya detektorer som är betydligt känsligare än de nuvarande detektorerna. Med dessa modifieringar kommer instrumentet att bättre kunna skilja det infraröda ljus som planeterna sänder ut från det infraröda ljus som de betydligt ljusstarkare stjärnorna sänder ut.

I projektets andra del kommer forskarna att bygga ut instrumentet med en så kallad polarimeter, vilken gör det möjligt att skilja polariserat ljus, som sänds ut från planeter, från icke polariserat ljus, som sänds ut från stjärnor.

I del tre ska de utveckla datareduceringssystemet, det vill säga mjukvaran som ska bearbeta de originaldata som kommer från teleskopet och leverera dem i ett format som forskarna kan göra något med.

I projektets fjärde del kommer de att ägna sig åt forskning på de data som instrumentet samlar in.

Mycket måste fungera

Ombyggnationen av CRIRES beräknas ta två och ett halvt år, men det är mycket som måste fungera för att hela projektet ska ros i hamn. Projektet är komplext och handlar förutom om astronomi också om teknik och mänsklig samverkan. Dessutom finns det naturligtvis inga garantier för att forskarna kommer att upptäcka några atmosfärer kring jordliknande exoplaneter.

Men möjligheterna till banbrytande upptäckter sporrar.

– Idag vet vi precis hur himlakroppar som inte har liv ser ut. Liv har nämligen en stor påverkan på en himlakropp. Om vi hittar något som avviker väsentligt från det som vi förväntar oss ska vara livlöst, så kan det vara ett tecken på att det finns liv, säger Eric Stempels och fortsätter:

– Just nu finns det visserligen inget som tyder på att det finns liv på andra planeter. Men vi lever i en guldålder. Inom 50 år, under vår livstid, kanske vi lär oss nya saker som kommer att skaka om hela vår världsbild.

Text Anders Esselin
Bild Magnus Bergström