13 milliarder år gammel planet funnet

Av Erik Tronstad

Slik tenker tegneren seg den 13 milliarder år gamle planeten, der den dominerer øvre halvdel av bildet. Litt til venstre for sentrum av bildets nedre halvdel ser vi de to moderstjernene planeten beveger seg rundt. (NASA, Brad Hansen (UCLA), Harvey Richer (UBC), Steinn Sigurdsson (Penn State), Ingrid Stairs (UBC) og Stephen Thorsett (UCSC))

Solen, planetene og de andre bestanddelene i vårt solsystem er omtrent 4,6 milliarder år gamle. Lenge før de ble dannet, ble det for nesten 13 milliarder år siden dannet en kjempeplanet rundt en fjerntliggende stjerne, en stjerne på størrelse med den Solen har i dag. Planeten er både den eldste og mest fjerntliggende astronomene kjenner til. Den ligger hele 5600 lysår fra oss, i en kulehop som betegnes M4.

Observasjoner gjort med Hubble-romteleskopet viser at planeten har en masse på omkring 2,5 ganger Jupiters masse. Dens høye alder er et klart bevis på at planeter ble dannet svært tidlig i Universets historie, innen én milliard år etter dets dannelse. Som meldt i notisen Universet er frastøtende! (eRomfart 2003-036), er Universet 13,7 milliarder år gammelt.

I M4 går planeten i bane rundt ikke bare én, men to stjerner. Planeten bruker nesten 100 år på hvert omløp. Begge moderstjernene er «utdødde», i den forstand at det ikke lenger skjer fusjonsreaksjoner i dem. Den ene er en hvit dverg, som stort sett bare består av helium. Den andre er en pulsar, med høy rotasjonshastighet. I løpet av ett sekund roterer den nesten 100 ganger rundt sin egen akse og sender hver gang ut radiopulser.

Pulsaren, med betegnelsen PSR B1620-26, ble oppdaget i 1988. Variasjoner i tidene mellom radiopulsene fra den gjorde at man snart ble klar over at den er en del av et dobbeltstjernesystem. Pulsaren og den hvite dvergen gjør to omløp rundt hverandre hvert år.

Over tid så astronomene flere uregelmessigheter i radiopulsene fra pulsaren. De viste at det måtte være et tredje legeme i dette systemet. Riktignok hadde man mistanke om at det tredje objektet var en planet, men det kunne også være en brun dverg.

De to stjernene ligger nær kjernen av M4. En kulehop er blant de tetteste ansamlinger av stjerner som man kjenner. Stjernetettheten er størst i kjernen av en kulehop. Det gjør det ekstra vanskelig å observere enkeltstjerner i dem.

Nå har astronomer gått gjennom observasjoner av hvite dverger i kulehopen M4 foretatt over flere år, med Hubble-romteleskopet. I dataene greide de å få ut observasjoner av den hvite dvergen. Fra dem kunne de måle dvergstjernens farge og temperatur. De dataene ble sammenliknet med farge og temperatur for hvite dverger av forskjellige typer, basert på teoretiske beregninger av hvite dverger. Slik fikk de et anslag for den hvite dvergens masse.

Nå kjente astronomene massen til den hvite dvergen. Videre visste de hvordan radiopulsene fra pulsaren avvek fra den regelmessigheten de ville hatt, om pulsaren var alene. Ved å kombinere disse dataene, fant de hvilken vinkel baneplanet til den hvite dvergen har i forhold til synslinjen fra Jorden.

Videre kunne de kombinere denne banevinkelen igjen med uregelmessigheter i radiopulsene. Dermed kunne de også finne hvilken vinkel planetens baneplan har i forhold til retningen til Jorden. Da kunne de omsider beregne planetens masse. Den viser seg å være 2,5 ganger Jupiters masse. Det er altfor lite til at dette objektet kan være en brun dverg.

Sannsynligvis er denne planeten en gassplanet, som Jupiter, og ikke en planet med noen fast skorpe.

I tillegg til planetens høye alder, er dens tilholdssted bemerkelsesverdig. Nær sentrum av en kulehop er stjernetettheten så høy at stjerner ofte passerer nær hverandre. Dermed er det stor sjanse for at de påvirker hverandre gravitasjonelt. Det vil også kunne forstyrre planeter i baner rundt slike stjerner. Likevel ser det altså ut til at denne planeten har holdt seg til sine to moderstjerner i nesten 13 milliarder år.