Det er ingen enkel jobb å oppdage planeter rundt andre stjerner. For det første er planetenes lysstyrke i seg selv mindre enn en milliondel av moderstjernens og er dermed en ekstremt svak lyskilde. For det andre drukner potensielle planeter i det sterke lyset fra stjernen og gjør dem svært vanskelige å oppdage. De svært få som har blitt oppdaget direkte på bilder er derfor jupiterlignende planeter som befinner seg i stor avstand fra moderstjernen og dermed ikke drukner i lyset fra denne. Slike kjempeplaneter har også blitt oppdaget fordi de sender ut varmestråling. Denne strålingen gjør det lettere å skille dem fra moderstjernens lys.

av Anne Mette Sannes

Tre planeter fotografert rundt en stjerne 120 lysår fra Jorden.
Foto: NASA/JPL-CALTECH/PALOMAR OBS.

Doppler-spektroskopi

Logisk nok har derfor de fleste exoplaneter blitt funnet ved hjelp av indirekte metoder, og metoden som hittil har vist seg å gi best resultat er å lete etter endringer i en stjernes bevegelsesmønster ved hjelp av Doppler-spektroskopi. Pr. 15. sept 2011 har mer enn 90 % av alle planeter utenfor vårt solsystem blitt oppdaget ved hjelp av denne metoden. Når en planet går i bane rundt sin moderstjerne, vil planetens tyngdekrefter påvirke stjernen og få den til å vagge. (En stjerne beveger seg også i sin egen bane rundt dette solsystemets såkalte massesenter, og sett fra Jorden vil stjernen da bevege seg både fra oss og mot oss.) Ved å observere variasjoner i farten til stjernen over en lengre periode, vil man kunne påvise eksistensen av en planet i bane rundt.

Planet og moderstjerne beveger seg rundt sitt felles massesenter. Dermed vagger stjernen på sin ferd gjennom rommet.
Animasjon: Wikimedia

Planeten som først ble påvist i bane rundt en hovedseriestjerne ble oppdaget med nettopp denne metoden. En av ulempene med metoden er at den ikke kan brukes til å finne planetens eksakte masse, kun en minimumsmasse. Men dersom det lar seg gjøre å skille spektrallinjene til planeten fra moderstjernens egne spektrallinjer, er det mulig å bestemme planetens virkelige hastighet og banehelning i forhold til oss og derfor planetens virkelige masse.

Vaggingen til en stjerne avsløres ved hjelp av Doppler-spektroskopi.
Illustrasjon: JPL/NASA

Passasje-metoden

En annen metode som nest etter Doppler-metoden har vist seg å være den mest produktive, er passasje-metoden. Når en planet beveger seg foran sin moderstjerne, vil lysstyrken fra moderstjernen bli litt lavere. Det er dette som skjer ved Venus-passasjer. Når Venus passerer over solskiven, når mindre av sollyset oss mens passasjen pågår. Hvor mye lysstyrken avtar, avhenger både av størrelsen på selve stjernen og på planeten. Metoden avdekker også planetens radius og noen ganger kan planetens atmosfære undersøkes ved hjelp av spektroskopi. Ulempen er at det som oftest er behov for å dobbeltsjekke planetens eksistens ved hjelp av en annen metode.

En variant av denne metoden er at man og så kan avdekke flere mulige planeter i bane rundt den samme solen (altså et multippelt planetsystem med mer enn én planet i bane rundt en sol). Dersom det i et planetsystem finnes mer enn én planet, vil hver enkelt av disse påvirke de andre planetenes baner. Ved å studere en nyoppdaget exoplanets banehastighet over tid, kan derfor flere planeter i det samme planetsystemet avdekkes.

En tredje variant av passasje-metoden er å måle formørkelser til en formørket dobbeltstjerne for på denne måten å avdekke en planet som går i bane rundt begge stjernene. Pr. november 2011 er fem planeter funnet med denne metoden.

Planet som passerer foran moderstjernen sin og skygger for litt av stjernelyset.
Illustrasjon: JPL/NASA

Mikrolinsing

Gravitasjonsfeltet til en stjerne fungerer som en linse, og dersom en fjernere stjerne og dens planeter tilfeldigvis ligger helt på linje sett fra oss, kan fenomenet avsløre planeter rundt den nærmeste stjernen. Frem til juni 2011 var det gjort tretten oppdagelser med denne metoden. Men metodens største styrke er at den kan brukes statistisk til å avsløre hvor hyppig planeter forekommer i Melkeveien og fordeling mellom store og små planeter.

Ny type planeter oppdaget: Vanligere enn stjerner?

Revolusjonerende planetoppdagelser

BBC: Exoplanets are around most stars, study suggests

Tyngdekreftene fra stjerner og planeter kan fungere som linser og forsterke lyset fra fjernere stjerner.
Illustrasjon: JPL/NASA

Pulsarmålinger

Stjerner som går i bane rundt en pulsar (en liten, tett stjernerest etter en stjerne som har eksplodert som en supernova), sender ut svært regelmessige radiobølger. Dersom det skulle befinne seg en planet i bane rundt en slik pulsar, vil man kunne se forandringer i radiopulsene. Den aller første exoplaneten som ble bekreftet, ble oppdaget ved hjelp av denne metoden.

Astrometri

Dersom man over lang tid måler en stjernes posisjon, kan man etter hvert registrere en endring i denne om det skulle befinne seg en planet i bane rundt. Men fordi dette er en svært tidkrevende prosess, har ikke metoden vært mye brukt. Men når GAIA-prosjektet lanseres i 2013, vil astrometri bli brukt for å bestemme massen til rundt 1000 allerede oppdagede exoplaneter. Metoden er nyttig for å finne ut mer om exoplaneter som har blitt oppdaget på en annen måte. Dette er den eldste metoden som er brukt i jakten på planeter rundt fjerne stjerner, og ble opprinnelig brukt som et verktøy til å finne dobbeltstjerner. På slutten av 1700-tallet hevdet William Herschel at et legeme påvirket stjernen 70 Ophiuchi og i 1855 beregnet W.S. Jacob at det befant seg en exoplanet rundt denne stjernen.

Forflytningen til Solen forårsaket av Jupiter slik som det ville sett ut fra en avstand på 33 lysår.
Illustrasjon: JPL/NASA

Bakketeleskoper versus romteleskoper

De aller fleste bekreftede exoplaneter har blitt oppdaget med teleskoper på bakken. For å unngå atmosfæriske forstyrrelser, er det likevel enklere å lete med teleskoper i rommet. Romteleskopene COROT og Kepler har siden henholdsvis 2006 og 2009 søkt aktivt etter planeter rundt andre stjerner. Også ved hjelp av romteleskopene Hubble og MOST (Microvariability and Oscillations of Stars telescope) er det funnet enkelte exoplaneter.

Romteleskopet Kepler søker etter exoplaneter.
Illustrasjon: JPL/NASA

Støvskiver

Rundt mange stjerner er det skiver av støv. Disse stammer antagelig fra kollisjoner mellom asteroider og kometer. Fordi dette støvet absorberer lys fra stjernen og sender det ut igjen som infrarødt lys, kan det observeres med spesielle teleskoper som er sendt ut i rommet. Bestemte trekk i slike støvskiver kan indikere planeter i bane rundt stjernen, men metoden kan ikke gi sikre bevis.