Wallenberg Scholar
Lärosäte:
Uppsala universitet
Forskningsområde:
Exoplaneter
Ett enormt gasklot. Med en yttemperatur på ungefär 1 000 grader Celsius.
Så går det att beskriva planeten 51 Pegasi b. När den upptäcktes 1995 var det första gången man hittade en planet utanför vårt solsystem, en så kallad exoplanet, som kretsar kring en solliknande stjärna.
Upptäckten innebar en milstolpe för förståelsen av rymden och därefter har utvecklingen gått snabbt. Idag är över 4 000 exoplaneter kända och vi vet att de flesta stjärnor har planeter. Men fortfarande saknar vi svar på den stora frågan; finns det liv på någon av dessa planeter? Nikolai Piskunov, professor i observationell astrofysik vid Uppsala universitet, är en av dem som letar svaret.
– Vi försöker ta små steg i riktning mot att upptäcka liv på andra platser i universum. Vi fokuserar på planeter som liknar jorden; som har hård yta och flytande vatten. Det är två förutsättningar vi vet är viktiga för biologiska processer och utvecklingen av åtminstone primitivt liv, som virus och bakterier, säger han.
På ett berg i öknen i Chile blickar ett av världens största teleskop ut i rymden. På teleskopet sitter ett nytt mätinstrument, specialbyggt för att kunna utforska jordliknande exoplaneter. Instrumentet heter CRIRES+ och är en så kallad spektrometer (se faktarutan). Det har utvecklats i ett europeiskt samarbete lett av Nikolai Piskunov, som nu använder det i sin forskning som Wallenberg Scholar.
– Tidigare har vi vetat att det finns jordliknande exoplaneter, men vi har inte kunnat ta reda på om de har atmosfärer eller inte och vilka molekyler som ingår i den. Det kan vi med det här instrumentet.
En atmosfär är ett lager av gaser som kan stabilisera temperaturen på en planet och skydda den från farlig strålning. Atmosfären kan också ge viktig information. Den kan nämligen innehålla molekyler som uppstår genom biologiska processer och därmed visar att det finns liv på planeten.
– Molekyler som metan, vatten och ozon vet vi är relaterade till liv på jorden. Om vi hittar sådana i atmosfären runt en planet skulle det höja sannolikheten för att det finns liv där.
Mätningarna måste göras flera gånger under exoplanetens färd runt sin stjärna. Därför fokuserar projektet, av praktiska skäl, på planeter som har kortare omloppstid än jorden. Om en planet med kortare omloppstid ska ha en temperatur som liknar jordens, måste den kretsa kring en mindre och ljussvagare stjärna än solen. Därför är projektet inriktat på sådana planetsystem.
– Vi har ett antal kandidatplaneter att titta på. Om ungefär två år tror jag att vi kan säga vilka av dem som har en atmosfär.
För de planeter som visar sig ha atmosfär ska Nikolai Piskunov utveckla modeller som beskriver klimatet på planeterna, baserat på teoretiska principer och fakta från observationerna.
I en annan del av sin forskning tar Nikolai Piskunov i stället sikte på stjärnor som påminner om solen, för att försöka hitta jordlika planeter runt dem.
Planetjakten ska göras med ett robotiserat teleskop, utrustat med ett instrument som registrerar stjärnornas rörelsehastighet relativt oss, den så kallade radialhastigheten. Med den går det att beräkna om det finns planeter kring stjärnorna.
Instrumentet är nästan färdigt och ska monteras på ett teleskop på Kanarieöarna. Där ska det följa ett femtiotal solliknande stjärnor under tio år, utan någon större inblandning av forskarna.
– En artificiell intelligens ska köra experimentet och sköta planeringen. Till exempel kontrollera vädret för att se när det passar att observera vissa objekt men inte andra.
Projektet leds av Didier Queloz, en av forskarna bakom den första exoplanetupptäckten 1995.
Nikolai Piskunov beskriver forskningen som sitt största intresse. Men att det blev just astronomi var ingen självklarhet.
Han är född och uppvuxen i Moskva i Ryssland. Efter grundskolan ville han läsa fysik, men när han skulle söka till universitetet ringlade kön till fysikinstitutionen lång. Han gick en sväng runt huset och kom till institutionen för fysik och astronomi. Där var det ingen kö. Han sökte dit i stället och kom in.
– Jag upptäckte snabbt att jag gillade astronomi, det innehöll tillräckligt med fysik. Vi observerar kosmiska objekt men beskriver dem med fysikaliska modeller och lagar.
Han disputerade i Estland. Därefter har han arbetet som forskare i Finland, Kanada och USA. Till Uppsala kom han 1996.
”Det här anslaget betyder frihet. Jag kan fokusera på min forskning och ta in fler yngre forskare, som bidrar med fritt tänkande och nya idéer till forskningens framtid.”
– Det här är den bästa institution jag har jobbat på. Forskarna samarbetar och bryr sig om relationerna med kollegorna. Det bidrar till ett fantastiskt forskningsklimat och vi har en hög internationell ställning.
Nikolai Piskunov har sett exoplanetforskningen ta enorma steg framåt. Han tror att det finns liv på andra ställen i universum och hoppas att få uppleva dagen när vi vet.
– Om fem, tio år har vi i bästa fall gjort observationer som bevisar att det finns biologisk aktivitet på en exoplanet. Det vore fantastiskt att vara med om!
Text Sara Nilsson
Bild Nikolai Piskunov, Garrelt Mellema, Ulf Seeman, Magnus Bergström
På det Europeiska sydobservatoriets åttametersteleskop i Chile sitter instrumentet CRIRES+, som togs i bruk för forskning i början av 2021. Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse är en av huvudfinansiärerna av instrumentet, som är en uppdatering av ett tidigare instrument kallat CRIRES.
CRIRES+ är en spektrometer, som delar upp ljuset i sina olika ingående våglängder – ungefär som i en regnbåge – och analyserar dem.
Materian som finns mellan ljuskällan och spektrometern – till exempel molekyler i en atmosfär – kan påverka ljuset och skapa så kallade spektrallinjer. De är unika för varje grundämne, vilket gör det möjligt att använda instrumentet för att avgöra vilka ämnen atmosfären innehåller.
CRIRES+ mäter inte synligt ljus utan infraröda våglängder, där forskningsmässigt intressanta molekyler har starka spektrallinjer. CRIRES står för CRyogenic high-resolution InfraRed Echelle Spectrograph.
Instrumentet kan inte mäta exoplanetens ljus direkt, eftersom stjärnans starka ljus dränker exoplanetens mycket svagare ljus. I stället jämför man ljuset från endast stjärnan, med ljuset när planeten passerar framför stjärnan. På så sätt får man fram den del av stjärnans ljus som har passerat genom exoplanetens eventuella atmosfär och påverkats av den, vilket används för att bestämma exoplanetens atmosfär.
Instrumentet har byggts för att ha väldigt hög upplösning. Det krävs för att mätningarna inte ska störas av det faktum att de molekyler forskarna vill undersöka, även finns i jordens atmosfär.
