Månefunn kan løse solsystemets gåte

En forsker ved Universitetet i Oslo har funnet fem nye Neptun-måner. Dette er de mest lyssvake objektene som noensinne er observert i solsystemet. Oppdagelsen kan gi svar på solsystemets barndom og sannsynligheten for liv i andre solsystemer.

NESTEN USYNLIG: Tommy Grav fant Neptun-måner som er så lyssvake at man kan sammenlikne dette med å sitte i Oslo med lommelykt og observere en mynt i Trondheim. Foto: Ola Sæther.

Tommy Grav ved Institutt for teoretisk astrofysikk fikk bravuromtale i både nasjonale og internasjonale medier da han i sommer la frem doktorgradsoppgaven om sin oppdagelse av fem nye måner rundt den fjerne gasskjempen Neptun.

Det var som å finne nålen i høystakken. Neptun-månene er de mest lyssvake objektene som noensinne er observert i solsystemet. De er hundre millioner ganger mer lyssvake enn den svakeste stjernen som kan skimtes med øyet på en spesiell klar natthimmel.

Månene, som er 60 til 120 kilometer brede og befinner seg 4,5 milliarder kilometer unna, reflekterer bare fem til seks prosent av sollyset. Månene er faktisk så lyssvake at man kan sammenlikne det med å sitte i Oslo med lommelykt og observere en mynt i Trondheim.

Ny metode

Ingen av observasjonsmetodene som moderne astronomer bruker i dag, var gode nok til å finne Neptun-månene. Men Tommy Grav og teamet hans var så sikre på eksistensen til de lyssvake månene, at de fant opp en helt ny fremgangsmåte.

Uansett om astronomene bruker gammel eller ny metode for å observere Neptun, Neptun-måner eller andre himmellegemer, er utgangspunktet for observasjonene de samme. Jo lengre unna objektene er, desto saktere ser bevegelsene ut. Selv om Neptun er langt unna, er stjernene enda lengre unna. Tar man en serie bilder av Neptun, kan man derfor se at Neptun beveger seg i forhold til stjernene.

Den samme metoden brukes for å lete etter månene til Neptun. Ettersom rundetiden er ti år, beveger månene seg svært lite i forhold til Neptun. Astronomene kan derfor lete etter Neptun-månene ved å se etter objekter som flytter seg i samme hastighet som Neptun.

Observasjonene gjøres med kjempeteleskop og digitalt kamera. Den gamle metoden er å ta tre bilder i rask rekkefølge og legge disse bildene oppå hverandre. I løpet av eksponeringene vil Neptun ha forflyttet seg og kan derfor sees som en liten strek på bildet.

– Men problemet er at de objektene vi lette etter, var så lyssvake at man ikke kunne se dem på et vanlig bilde. Teamet vårt måtte derfor utvikle en helt ny teknikk. Ingen har gjort dette før oss, forklarer Tommy Grav.

Med den nye teknikken tar man 30 til 40 bilder av det samme himmelfeltet. For å kompensere for hastigheten til Neptun, må fokuset flyttes med Neptun for hver eneste eksponering.

– Vi vil da få et punkt på det vi leter etter, mens stjernene vil se ut som lange striper. Når vi legger alle bildene oppå hverandre, kan vi oppdage noe som er mange ganger så lyssvakt.

Tommy Grav måtte så forsikre seg om at observasjonene virkelig var ekte måner. For månene ligger så langt unna Neptun at Solen har større påvirkningskraft enn Neptun selv. Han har derfor sjekket at disse månene ikke tilfeldigvis er innfangete måner som går rundt planeten et par ganger før de raser videre.

Etter tre år med tunge beregninger er Tommy Grav så sikker på månebanene at han kan si at månene vil kretse rundt Neptun så lenge solsystemet eksisterer.

Solsystemets sporavtrykk

Oppdagelsen av månene er bare begynnelsen. Nå skal Tommy Grav forske på hva månene består av. Kanskje består månene av en blanding av stein, karbondioksid og metanis, men det vet forskerne ingenting om. Nå skal de prøve å finne svaret ved hjelp av infrarød, varmestrålingsanalyse fra romteleskopet Spitzer som går i samme bane som jorden.

– Poenget er at disse månene kan være sporavtrykk fra et tidlig stadium i solsystemet. Målet er å fortelle mer om forholdene i solsystemet da planetene ble dannet.

De geologiske forholdene på de nye månene er sannsynligvis slik Neptun var som fersk planet. Ettersom månene i liten grad er påvirket av solvarmen, kan månene derfor fortelle mye om solsystemets opprinnelige sammensetning, dannelse og opphav.

Studier av månebanene er også viktig for å løse solsystemets mysterier.

– Ved å se på banene i dag, kan det fortelle noe om hva som skjedde da planetene ble dannet. Vi vet ingenting, men har flere modeller. Vi vet ikke hvilken modell som er riktig, men spørsmålet er fundamentalt.

En av teoriene er at månene tidligere gikk i bane rundt Solen før de ble innfanget av gasskjempen.

– Vi har en teori om at månene ikke har endret seg siden de ble fanget inn. Banene er som fotavtrykk, akkurat som arkeologiske utgravinger.

Tommy Grav har flere modeller for hvordan månene ble fanget inn av Neptun. Massen til planeten kan ha økt, slik at gravitasjonen ble sterkere og fanget månene. En annen teori er at Neptun tidligere kan ha hatt en gass-skive som har gitt så stor motstand at månene ble ”sanket” inn.

For tiden heller Tommy Grav mot kollisjonsteorien. Han mener at de små månene kan skyldes kometkollisjon med en større måne.

På lang sikt kan forskningen gi svar på om det kan finnes liv i andre deler av solsystemet.

– Forskningen vår er en bit i et større puslespill. Vi har essensielle spørsmål i bakgrunnen. Vi kjenner til 100 gassplaneter rundt andre stjerner. To til tre ser kanskje ut som våre i solsystemet. Vi ser på om solsystemet vårt er spesielt. For å forstå dette må vi vite hvordan gass-kjempene ble dannet. Så kan man begynne å stille spørsmålet hvorfor det er liv og om det er mulig for liv på andre planeter, forklarer Tommy Grav.

Emneord: Matematikk og naturvitenskap, Fysikk, Astrofysikk, romfysikk, astronomi, Informasjons- og kommunikasjonsvitenskap, Matematisk modellering Av Yngve Vogt
Publisert 3. feb. 2012 10:54
Legg til kommentar

Logg inn for å kommentere

Ikke UiO- eller Feide-bruker?
Opprett en WebID-bruker for å kommentere