Nästan hälften av stjärnor i solstorlek är binära. Enligt forskning från Köpenhamns universitet kan planetsystem runt dubbelstjärnor skilja sig mycket från de runt enstaka stjärnor. Detta pekar på nya mål i sökandet efter utomjordiska livsformer.

Eftersom den enda kända planeten med liv, jorden, kretsar runt solen, är planetsystem runt stjärnor av liknande storlek uppenbara mål för astronomer som försöker lokalisera utomjordiskt liv. Nästan varannan stjärna i den kategorin är en binärstjärna. Ett nytt resultat från forskning vid Köpenhamns universitet tyder på att planetsystem bildas på ett helt annat sätt runt dubbelstjärnor än runt enstaka stjärnor som solen.

"Resultatet är spännande eftersom sökandet efter utomjordiskt liv kommer att utrustas med flera nya, extremt kraftfulla instrument inom de kommande åren. Detta ökar betydelsen av att förstå hur planeter bildas runt olika typer av stjärnor. Sådana resultat kan peka ut platser som skulle vara särskilt intressant att undersöka existensen av liv, säger professor Jes Kristian Jørgensen, Niels Bohr Institutet, Köpenhamns universitet, som leder projektet.

Resultaten från projektet, som även har deltagande av astronomer från Taiwan och USA, publiceras i tidskriften Nature.

Burstar formar planetsystemet

Den nya upptäckten har gjorts baserat på observationer som gjorts av ALMA-teleskopen i Chile av en ung dubbelstjärna cirka 1 000 ljusår från jorden. Det binära stjärnsystemet, NGC 1333-IRAS2A, är omgivet av en skiva som består av gas och damm. Observationerna kan bara ge forskare en ögonblicksbild från en punkt i binärstjärnsystemets utveckling. Teamet har dock kompletterat observationerna med datorsimuleringar som sträcker sig både bakåt och framåt i tiden.

"Observationerna gör att vi kan zooma in på stjärnorna och studera hur damm och gas rör sig mot skivan. Simuleringarna kommer att berätta vilken fysik som spelar in och hur stjärnorna har utvecklats fram till ögonblicksbilden vi observerar, och deras framtida utveckling ", förklarar postdoc Rajika L. Kuruwita, Niels Bohr Institute, andra författare till Nature artikel.

Noterbart är att rörelsen av gas och damm inte följer ett kontinuerligt mönster. Vid vissa tidpunkter – typiskt sett under relativt korta perioder på tio till hundra år vart tusen år – blir rörelsen mycket stark. Binärstjärnan blir tio till hundra gånger ljusare, tills den återgår till sitt vanliga tillstånd.

Förmodligen kan det cykliska mönstret förklaras av dubbelstjärnans dualitet. De två stjärnorna omger varandra, och med givna intervall kommer deras gemensamma gravitation att påverka den omgivande gas- och stoftskivan på ett sätt som gör att enorma mängder material faller mot stjärnan.

"Det fallande materialet kommer att utlösa en betydande uppvärmning. Värmen kommer att göra stjärnan mycket ljusare än vanligt", säger Rajika L. Kuruwita och tillägger:

"Dessa skurar kommer att slita isär gas- och dammskivan. Medan skivan kommer att byggas upp igen kan skurarna fortfarande påverka strukturen hos det senare planetsystemet."

Kometer bär byggstenar för livet

Det observerade stjärnsystemet är fortfarande för ungt för att planeter ska ha bildats. Teamet hoppas få mer observationstid vid ALMA, vilket gör det möjligt att undersöka bildandet av planetsystem.

Inte bara planeter utan även kometer kommer att vara i fokus:

"Kometer kommer sannolikt att spela en nyckelroll för att skapa möjligheter för liv att utvecklas. Kometer har ofta ett högt innehåll av is med närvaro av organiska molekyler. Man kan mycket väl föreställa sig att de organiska molekylerna finns bevarade i kometer under epoker där en planet befinner sig karga, och att senare kometnedslag kommer att introducera molekylerna till planetens yta, säger Jes Kristian Jørgensen.

Att förstå skurarnas roll är viktigt i detta sammanhang:

"Uppvärmningen som orsakas av explosionerna kommer att utlösa avdunstning av dammkorn och isen som omger dem. Detta kan förändra den kemiska sammansättningen av materialet som planeterna bildas av."

Således är kemi en del av forskningsomfånget:

"Våglängderna som täcks av ALMA tillåter oss att se ganska komplexa organiska molekyler, alltså molekyler med 9-12 atomer och som innehåller kol. Sådana molekyler kan vara byggstenar för mer komplexa molekyler som är nyckeln till livet som vi känner det. Till exempel amino syror som har funnits i kometer."

Kraftfulla verktyg går med i sökandet efter liv i rymden

ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) är inte ett enda instrument utan 66 teleskop som arbetar i koordination. Detta möjliggör en mycket bättre upplösning än som kunde ha erhållits med ett enda teleskop.

Snart kommer det nya rymdteleskopet James Webb (JWST) att ansluta sig till sökandet efter utomjordiskt liv. Nära slutet av decenniet kommer JWST att kompletteras med ELT (European Large Telescope) och det extremt kraftfulla SKA (Square Kilometer Array) som båda planeras att börja observera 2027. ELT kommer med sin 39-metersspegel att bli den största optiska teleskop i världen och kommer att vara redo att observera de atmosfäriska förhållandena för exoplaneter (planeter utanför solsystemet, red.). SKA kommer att bestå av tusentals teleskop i Sydafrika och Australien som arbetar i samordning och kommer att ha längre våglängder än ALMA.

"SKA kommer att göra det möjligt att observera stora organiska molekyler direkt. James Webb rymdteleskop arbetar i infrarött vilket är särskilt väl lämpat för att observera molekyler i is. Slutligen fortsätter vi att ha ALMA som är särskilt väl lämpad för att observera molekyler i gasform Att kombinera de olika källorna kommer att ge en mängd spännande resultat", avslutar Jes Kristian Jørgensen. + Utforska vidare

Starten av planeternas födelse i ett binärt stjärnsystem observerats