Logg #006 (Dato: 22.09.42)

Vi skal ikke snakke om alle de m?tene man l?rer ting om verdensrommet p?. Vi skal hovedsaklig fokusere p? det som kalles ekstrasolare planeter, eller eksoplaneter. Jeg vil at dere skal tenke dere at vi er i et solsystem, gjerne det solsystemet dere bor i. S? kikker vi ut av dette solsystemet ved hjelp av et godt teleskop. Det er en fordel om dette teleskopet befinner seg utenfor atmosf?ren til hjemplaneten deres, vi skal komme tilbake til hvorfor litt senere. Vi bruker s? teleskopet til ? kikke p? en stjerne noen lys?r borte. Det vi lurer p? er om det g?r planeter i bane rundt den stjernen. Finnes det et annet solsystem der borte? Det mange kanskje ikke har tenkt over er nemlig det at det er, s?vidt vi vet, ikke s? mange stjerner som har planeter rundt seg. Du tenker kanskje at det kan jo ikke v?re s? vanskelig ? finne ut av, det er vel bare ? se om man kan se en planet ved siden av stjerna? Men det er jaggu ikke bare lett. For i verdensrommet har ting en lei tendens til ? v?re s? langt unna at man ikke har oppl?sning p? teleskoper som er i stand til ? se planeter. For det f?rste er de sm?, mye mindre enn stjernene som allerede kan v?re vanskelige ? f? ?ye p?. Og for det andre er de m?rke, de lyser ikke p? egenh?nd og lyset som reflekteres av planeten fra stjerna overd?ves totalt av stjernas eget lys. Det trikset astronomer har l?rt seg ? bruke g?r ut p? at man ikke trenger informasjon direkte fra en planet for ? vite noe om denne planeten. Man kan se p? stjerna.

La oss ta en titt p? det s?kalte to-legemesystemet. Se for dere en stjerne og en planet i verdensrommet. Planeten g?r i bane rundt stjerna ... eller gj?r den egentlig det? Newtons tredje lov sier at enhver kraft har en like stor, motsatt rettet motkraft. Det vil si at den kraften som stjerna trekker p? planeten med trekker ogs? planeten p? stjerna med. Ettersom Newtons andre lov sier at akselerasjon er lik kraft delt p? masse er det klart at den mye mer massive stjerna vil ha lavere akselerasjon enn planeten, men den vil likevel bevege seg. S? er sp?rsm?let relativt til hva? All bevegelse m? ses i forhold til noe, ellers gir den ikke egentlig mening. Det viser seg at to legemer uten ytre p?virkning vil g? i bane rundt sitt felles massesenter. I tilfellet med stjerner og planeter er det vanlig at dette massesenteret ligger inni stjerna, men ikke i sentrum. S? hvordan hjelper dette oss med ? finne ut hvorvidt en stjerne har en planet rundt seg? Jo, for dette vil si at en stjerne med en planet i bane vil bevege seg litt. Ikke mye, men dersom planeten er stor nok og for?rsaker stor nok bevegelse i stjerna, nok til at vi kan m?le det. 

M?ten man m?ler en stjernes bevegelse er ? m?le dopplerskiftet i lyset vi mottar fra den. N?r stjerna beveger seg vekk fra oss kan vi m?le at lysb?lgene den sender ut blir litt dratt ut. De f?r st?rre b?lgelengde. I motsatt fall n?r stjerna beveger seg mot oss vil vi kunne m?le kortere b?lgelengde. N?r vi s? oversetter endringen i b?lgelengde tilbake til bevegelse ender vi opp med en graf som ser omtrent slik ut:

Dette virker jo egentlig ganske enkelt, gj?r det ikke? Det er vanligvis n?r ting virker enkelt at det dukker opp problemer. I dette tilfellet er det to store problemer. Det f?rste er at dette fungerer kun perfekt om vi ser p? solsystemet rett fra siden. Hvis vi ser det litt p? skr? vil stjernas hastighet i synsretningen v?r, den vi faktisk kan m?le, ikke v?re helt lik den faktiske hastigheten stjerna roterer med rundt massesenteret. Denne vinkelen mellom v?r synslinje og rotasjonsplanet til solsystemet kalles inklinasjon. Denne g?r fra 90 grader (da ser vi rett fra siden) til 0 grader (da ser vi solsystemet rett "nedenfra" eller "ovenfra"). Og desto n?rmere inklinasjonen er null, desto mindre informasjon f?r vi ut av m?lingene v?re. Det vi derimot kan finne er en minste grense for hvor stor masse denne planeten har. Og det er jo ikke d?rlig bare det. Det andre problemet er imidlertid v?r egen "feil". Teleskopene v?re er nemlig bare s? gode. Det vil alltid v?re st?y, alts? un?yaktigheter, i m?lingene v?re av forskjellige grunner. En slik grunn kan v?re at lyset fra stjerna m? passere gjennom atmosf?ren p? hjemplaneten din, noe som vil forstyrre m?lingene betraktelig. Det er derfor jeg nevnte at teleskopet ditt b?r befinne seg utenfor atmosf?ren i sted. En kurve med st?y vil ha ne tendens til ? se ut omtrent slik:

Som du ser er det ikke s? lett ? se hvor grafen egentlig g?r. Jeg skal komme tilbake til hvordan man bestemmer den faktiske grafen ut ifra m?linger med st?y.

Da har vi jo kommet et stykke p? vei. Vi vet i det minste s?nn omtrent hvor stor masse planeten v?r har. Men hvor stor er den egentlig? Det neste steget i v?r utforskning av dette fremmede solsystemet er ? finne ut av hvor stor denne planeten er. Husker du at vi snakket om inklinasjon? Jeg h?per virkelig det, ellers burde du nok f? snakket med noen ang?ende korttidshukommelsen din ... Uansett, n? kommer den inn i bildet igjen. For m?ten vi skal finne ut av st?rrelsen p? planeten fungerer kun dersom inklinasjonen er veldig n?r 90 grader. N?r inklinasjonen er tett p? 90 grader g?r jo planetens bane p? et tidspunkt mellom oss og stjerna. Og det m? jo bety at vi kan m?le en ?rliten solform?rkelse. Dette foreg?r egentlig p? akkurat samme m?te som n?r m?nen beveger seg mellom Jorda og Sola hjemme i System 1. Eneste forskjellen er at avstanden fra oss som observerer til planeten og stjerna er mye st?rre. Det betyr at planeten dekker for et mye mindre areal av stjerna, men tilstrekkelig til at vi kan m?le en forskjell i mengden lys som stjerna sender til oss. Faktisk kan vi tegne en graf for hvordan dette typisk vil se ut:

Det vi n? m? gj?re er ? m?le hvor lang tid det tar fra stjerna begynner ? bli m?rkere (n?r planetens ene kant begynner ? bevege seg over stjerna) til n?r den er p? sitt m?rkeste (n?r hele planeten ligger foran solskiva). Dette gir oss diameteren til planeten. Fysikere liker jo best ? regne med radier, s? det er vanlig ? dele denne p? to for ? holde ting konsekvent. Men s? var det denne st?yen da ... den dukker jo opp i disse m?lingene ogs?:

S? det blir litt vanskeligere enn det f?rst h?res ut. N?r det er sagt, s? er det ikke umulig. Som vi skal se i en senere logg.

Et lite tilleggsproblem jeg skal nevne her p? slutten er at det ofte ikke bare er ¨¦n planet rundt en stjerne, og da blir denne rotasjonen til stjerna litt vanskeligere ? tolke ettersom det er flere krefter involvert og dermed en litt annen akselerasjon. Heldigvis vil kun veldig store planeter innen rimelig n?rhet av stjerna gi noen s?rlig grad av p?virkning, s? det er ikke s? ille som det kanskje h?res ut som.

Det var det for denne gangen, vi snakkes snart.

- NLO Gustav