Jakten på planeter bortom vårt solsystem

Varje stjärna vi ser på himlen har minst en planet i omloppsbana runt sig, säger astronomen Sara Seager. Så vad vet vi om dessa exoplaneter och hur kan vi få reda på mer? Seager introducerar oss till sin favoritsamling av exoplaneter och visar ny teknik som kan hjälpa oss samla in information om dem - och till och med hjälpa oss leta efter exoplaneter med liv på.

Jag är här för att berätta
om den verkliga jakten på utomjordingar.

Inte små gröna män
som kommer hit i blänkande UFOn,

även om det vore trevligt.

Utan sökandet efter planeter
som snurrar runt stjärnor långt borta.

Varje stjärna på himlen är en sol.

Och om vår sol har planeter -

Merkurius, Venus, jorden, Mars osv.,

så borde andra stjärnor också ha planeter,

och det har de.

Under de senaste tjugo åren,

har astronomer hittat
tusentals exoplaneter.

Natthimlen kryllar
bokstavligen av exoplaneter.

Vi vet, statistiskt sett,

att varje stjärna har minst en planet.

I jakten på planeter, och i framtiden,

planeter som kanske liknar jorden,

kan vi ta itu med

några av de mest fantastiska
och mystiska frågor

som mänskligheten stått inför
under århundraden.

Varför finns vi här?

Varför existerar vårt universum?

Hur skapades och utvecklades jorden?

Hur och varför uppstod liv
och befolkade vår planet?

Den andra frågan
som vi ofta funderar på är:

Är vi ensamma?

Finns det liv där ute?

Vem finns där ute?

Den här frågan har funnits i tusentals år,

åtminstone sedan de grekiska filosoferna.

Men jag är här för
att berätta hur nära vi är

att hitta svaret på denna fråga.

För första gången i människans historia
är det inom räckhåll för oss.

När jag tänker på möjligheten
till liv där ute,

tänker jag på att vår sol
bara är en av många stjärnor.

Det här är ett foto av en riktig galax,

vi tror att Vintergatan
ser ut som denna galax.

Det är en samling av bundna stjärnor.

Men vår sol är bara en
av hundratals miljarder stjärnor

och vår galax är en av
uppåt hundratals miljarder galaxer.

När man vet att små planeter
är väldigt vanliga,

är det bara att räkna ut resten.

Det finns så många stjärnor
och så många planeter där ute,

att det säkerligen
måste finnas liv någonstans där ute.

Biologerna blir galna på mig
när jag säger det,

för vi har absolut inga bevis
på liv bortom jorden än.

Om vi kunde titta
på vår galax från utsidan

och zooma in på vår sol,

ser vi en verklig stjärnkarta.

De markerade stjärnorna
är såna med kända exoplaneter.

Det här är bara toppen på isberget.

Den här animeringen
zoomar in på vårt solsystem.

Här ser ni planeterna

och även några rymdfarkoster
som också kretsar runt solen.

Om vi föreställer oss
att vi är på Nordamerikas västkust,

och tittar upp mot natthimlen,

skulle vi se detta en vårnatt.

Ni kan se stjärnbilderna, och återigen,

så många stjärnor med planeter.

Det finns en särskild fläck på himlen
där det finns tusentals planeter.

Det var den som Keplerteleskopet
fokuserade på under många år.

Vi zoomar in och tittar på
en av favorit-exoplaneterna.

Den här stjärnan heter Kepler-186f.

Det är ett system
med ungefär fem planeter.

Vi vet förresten inte särskilt mycket
om de flesta av dessa exoplaneter.

Vi känner till deras storlek,
omloppsbana och såna saker.

Men det finns en speciell planet här,
den heter Kepler-186f.

Den här planeten finns i en zon
som inte är allt för långt från stjärnan,

så att temperaturen
kan vara helt rätt för liv.

Här zoomar vi in mot konstnärens bild

och visar hur den planeten
skulle kunna vara.

Många människor har
en romantiserad bild av hur astronomer

åker till ett teleskop
på en ödslig bergstopp

och tittar på den enastående natthimlen
genom ett stort teleskop.

Men i verkligheten jobbar vi
med datorer som alla andra,

och vi får våra data via e-post
eller genom att ladda ner från databaser.

Så istället för att komma hit och berätta

om den tämligen tråkiga biten
med data och dataanalys

och de komplexa datamodeller vi skapar,

har jag ett annat sätt
att försöka förklara

lite av hur vi tänker
när det gäller exoplaneter.

Här är en reseaffisch:

"Kepler-186f:

Där gräset alltid
är rödare på andra sidan."

Det beror på att Kepler-186f
kretsar kring en röd stjärna,

och vi spekulerar i att växterna där,

om det finns vegetation
som använder fotosyntes,

kanske har andra pigment
och ser röda ut.

"Njut av gravitationen på HD 40307g,

en superjord."

Denna planet är mer massiv än jorden

och har en högre ytgravitation.

"Slappna av på Kepler-16b,

där din skugga alltid har sällskap."

(Skratt)

Vi känner till ett dussin planeter
som kretsar kring två stjärnor,

och det finns sannolikt
många fler där ute.

Om vi kunde besöka någon av de planeterna,

skulle man se två solnedgångar

och ha två skuggor.

Så science fiction hade rätt
på en del punkter.

Tatooine från Star Wars.

Jag har ett par andra favoriter också

att berätta om.

Detta är Kepler-10b,

det är en varm, varm planet.

Den kretsar 50 gånger närmare sin stjärna

än jorden runt solen.

Den är faktiskt så het

att vi inte kan besöka den,
men om vi kunde

så skulle vi smälta
långt innan vi kom fram.

Vi tror att ytan är het nog
att smälta sten

och har flytande lavasjöar.

Gliese 1214b.

Vi känner till massan och storleken
hos denna planet,

den har relativt låg densitet.

Den är lite varm.

Vi vet egentligen ingenting
om denna planet,

men det finns en möjlighet
att det är en vattenvärld,

som en större version
av en av Jupiters isiga månar

som kan bestå av 50 massprocent vatten.

I det här fallet skulle den ha
en tjock atmosfär av ånga

ovanför ett hav,

inte av flytande vatten,

men av en exotisk form
av vatten, en supervätska -

inte riktigt gas, inte riktigt flytande.

Under det skulle det inte vara berg,

utan en sorts högtrycksis,

som is IX.

Så av alla planeterna där ute,

och variationen är häpnadsväckande,

vill vi mest av allt hitta
guldlocksplaneter, som de kallas.

Inte för stora, inte för små,

inte för varma, inte för kalla -

utan helt rätt för liv.

Men för att göra det skulle vi behöva se

på planetens atmosfär,

eftersom atmosfären fungerar
som en filt som stänger inne värme

- växthuseffekten.

Vi måste kunna bedöma växthusgaserna

på andra planeter.

Science fiction hade också fel
om en del grejer.

Star Trek Enterprise

färdades långa avstånd
i ofattbara hastigheter

för att kretsa kring andra planeter

så att försteofficer Spock
kunde analysera atmosfären

för att se om planeten var beboelig

eller om det fanns livsformer där.

Vi behöver inte resa i warphastighet

för att se andra planeters atmosfär,

även om jag inte vill avråda
några blivande ingenjörer

från att lista ut hur man gör det.

Vi kan faktiskt studera atmosfärer

härifrån, från jordbanan.

Det här är en bild på Hubbleteleskopet,

tagen av färjan Atlantis

när den åkte iväg efter den sista
bemannade rymdfärden till Hubble.

De installerade en ny kamera,

som vi använder för exoplanet-atmosfärer.

Hittills har vi kunnat studera
dussintals atmosfärer hos exoplaneter,

varav sex stycken i detalj.

Men det är inte små planeter som jorden.

De är stora, heta planeter
som är enkla att se.

Vi är inte redo,

vi har inte rätt teknologi ännu
för att studera små exoplaneter.

Men i alla fall,

jag ville förklara för er hur vi
studerar atmosfärer hos exoplaneter.

Föreställ er en regnbåge,
för ett ögonblick.

Om vi kunde titta närmare
på den här regnbågen, skulle vi se

att några mörka linjer saknas.

Och här är vår sol,

det vita ljuset från solen uppdelat,

inte av regndroppar,
men av en spektrograf.

Man kan se alla dessa
mörka, vertikala linjer.

En del är väldigt smala,
andra är breda,

en del är skuggade i kanterna.

Det här är faktiskt hur astronomer
har studerat objekt i skyn

i över ett århundrade.

Varje sorts atom och molekyl

har en speciell uppsättning linjer,

ett fingeravtryck, kan man säga.

Det är så vi studerar
atmosfärer hos exoplaneter.

Jag kommer aldrig glömma
när jag började jobba

med exoplaneters atmosfärer
för 20 år sedan,

hur folk sa till mig,

"Det kommer aldrig hända.

Vi kommer aldrig kunna studera dem,
varför ens försöka?"

Därför är jag glad att kunna berätta
om de atmosfärer vi studerat hittills,

och detta är verkligen ett eget område.

När det gäller andra planeter,
andra jordar, i framtiden,

när vi kan observera dem,

vilken sorts gaser skulle vi leta efter?

Vår egen jord har syre i atmosfären,

20 volymprocent.

Det är mycket syre.

Men utan växter och fotosyntes

skulle det inte finnas syre,

nästan inget syre i vår atmosfär.

Så syre finns här tack vare liv.

Vårt mål är att leta gaser
i andra planeters atmosfärer,

gaser som inte hör hemma där,

som kanske kan bero på liv.

Men vilka molekyler borde vi leta efter?

Jag berättade ju
hur olika exoplaneterna är.

Vi tror det kommer fortsätta i framtiden,

när vi hittar andra jordar.

Och det är en av grejerna
jag jobbar med nu,

jag har en teori.

Det påminner mig
om att jag nästan varje dag,

får ett eller flera e-postmeddelanden

från någon med en galen teori
om fysik eller gravitation

eller kosmologi eller nåt sånt.

Så snälla, e-posta inte
era galna teorier till mig.

(Skratt)

Nåväl, jag hade min egna galna teori.

Men vem går MIT-professorn till?

Jag e-postade en nobelpristagare
i fysiologi eller medicin

och han sa, "Visst,
kom och prata med mig."

Så jag tog med mina två biokemi-vänner,

och så träffade vi honom
och pratade om vår teori.

Teorin var att liv skapar
alla små molekyler,

så många molekyler.

Typ allt jag kunde tänka mig
utan att vara kemist.

Fundera på det:

koldioxid, kolmonoxid,

molekylärt väte, molekylärt kväve,

metan, metylklorid,

så många gaser.

De finns också av andra orsaker,

men liv skapar till och med ozon.

Vi pratade med honom om det,

och han sågade teorin direkt.

Han hittade ett exempel som inte fanns.

Så vi gick tillbaka till ritbordet

och vi tror att vi har hittat något
väldigt intressant inom ett annat område.

Men åter till exoplaneter,

poängen är att liv skapar
så många olika sorters gaser,

tusentals gaser.

Det vi gör nu är att försöka lista ut

på vilka typer av exoplaneter,

vilka gaser vi kan hitta
som skulle kunna bero på liv.

Så när det är dags och vi hittar gaser

i exoplaneters atmosfärer

och vi inte vet om de produceras

av intelligenta utomjordingar,

eller av träd, eller ett träsk,

eller bara encelliga mikrober.

Jobbet med modellerna

och funderingar på biokemi,

är bra och så.

Men en riktigt stor utmaning
framför oss är: Hur?

Hur ska vi hitta dessa planeter?

Det finns faktiskt många sätt
att hitta planeter,

flera olika sätt.

Men det jag fokuserar mest på
är hur vi kan öppna en port

så att vi i framtiden

kan hitta hundratals jordar.

Vi har en verklig chans
att hitta tecken på liv.

Och jag avslutade faktiskt nyligen
ett tvåårigt projekt

i den speciella fasen

av ett koncept
som vi kallar stjärnskuggan.

Stjärnskuggan är en
speciellt utformad skärm

och målet är att flyga stjärnskuggan

så att den blockerar
ljuset från en stjärna

för att göra det möjligt för teleskopet
att se planeterna direkt.

Här ser ni mig
och två medarbetare i mitt team,

vi håller upp en liten del
av stjärnskuggan.

Den är formad som en jätteblomma,

och det här är ett prototyp-kronblad.

Konceptet är att stjärnskuggan och
teleskopet kan skjutas upp tillsammans,

och att kronbladen vecklas ut
från startpositionen.

Staget i mitten skulle expandera

och kronbladen hamna på plats.

Detta måste göras väldigt precist,

på mikrometern för kronbladen

och de måste skickas ut på millimetern.

Den här strukturen skulle behöva flyga

tiotusentals kilometer bort
från teleskopet.

Den är tiotals meter i diameter.

Och dess mål är att skärma av stjärnljus
med en sådan precision

att vi skulle kunna se planeterna direkt.

Och den måste ha en väldigt speciell form,

på grund av diffraktionen.

Detta är ett riktigt projekt
som vi jobbat med,

ni skulle inte tro på hur hårt vi jobbat.

Men bara för att ni inte ska tro
att det bara är en film,

här är ett riktigt fotografi

av en andra generationens testplattform
för utplacering av stjärnskuggan.

I det här fallet vill jag att ni ska veta

att staget i mitten har likheter

med stora radiokonstruktioner i rymden.

Så efter allt hårt arbete

där vi försöker fundera ut
vilka galna gaser som kan finnas där ute,

och vi bygger komplicerade teleskop

som kan vara där ute,

vad kommer vi att hitta?

I bästa fall

hittar vi en bild på en annan exo-jord.

Här är jorden som en ljusblå prick.

Och detta är ett riktigt foto av jorden

taget av Voyager 1,

sex miljarder kilometer bort.

Det röda ljuset är bara
ett resultat av kameraoptiken.

Men det som är häftigt att tänka på

är att om det finns
intelligenta utomjordingar

på en planet runt en sol
nära vårt solsystem

och de bygger sofistikerade rymdteleskop,

sådana som vi försöker att bygga,

är denna ljusblå punkt
allt de kommer att se,

ett dammkorn av ljus.

Så ibland, när jag tar mig tid
att tänka på min yrkesmässiga kamp

och stora ambition,

är det svårt att tänka på det

när man jämför med
universums omätliga storlek.

Ändå ägnar jag resten av mitt liv

åt att hitta en ny jord.

Och jag kan garantera

att med nästa generation av rymdteleskop,

i den andra generationen,

kommer vi att ha förmågan att hitta
och identifiera andra jordlika planeter.

Och förmågan att blockera solljuset

så att vi kan leta efter gaser

och undersöka växthusgaserna i atmosfären,

beräkna temperaturen på ytan,

och leta efter tecken på liv.

Men det är inte allt.

När det kommer till att hitta
andra planeter som liknar jorden

håller vi på och skapar en ny slags karta

över de närliggande stjärnorna
och planeterna som snurrar runt dem

inklusive planeter som faktiskt
kan vara beboeliga för människor.

Jag föreställer mig att våra ättlingar,

hundratals år in i framtiden,

kommer att ge sig ut på
en interstellär resa till andra världar.

Och de kommer att titta tillbaka
på alla oss som generationen

som först hittade de jordlika världarna.

Tackar.

(Applåder)

June Cohen: Och här har vi,
för att ställa en fråga,

Rosetta-projektets chef Fred Jansen.

Fred Jansen: Du nämnde halvvägs där

att tekniken för att titta på spektrumet

hos en jordlik exoplanet inte finns än.

När tror du att den kommer att finnas,

och vad är det som krävs?

Det som vi väntar på är det som vi kallar
vårt nästa generations Hubbleteleskop.

Det heter James Webb-teleskopet,

och det kommer att lanseras 2018,

och det är vad vi kommer att göra,

vi kommer att titta på
en unik typ av planeter

som kallas övergående exoplaneter,

det kommer att vara vårt första försök
att studera små planeter

för gaser som kan indikera
att planeten är beboelig.

JC: Jag kommer också
att ställa en följdfråga, Sara,

som den generalist jag är.

Det som verkligen slår mig
är hur mycket motstånd

du stött på i din karriär,

att när du började fundera på exoplaneter

mötte extrem skepticism
bland andra forskare,

om de alls existerade,

men du motbevisade dem.

Hur svårt var det att hantera?

SS: Det är ju så att vi forskare

ska vara skeptiska,

för vårt jobb är att säkerställa
att vad den andra personen säger

verkligen är sant.

Men att vara en forskare,

som jag tror att ni har sett
i det här talet,

är att vara som en upptäcktsresande.

Man måste vara oerhört nyfiken,

och ha en envishet,

en slags resolut vilja att ta sig fram,

vad andra människor än säger.

JC: Jag älskar det. Tack, Sara.

(Applåder)