Nå starter den ville jakten i verdensrommet

I rommet mellom stjernene driver hjemløse objekter rundt. Kraftige teleskoper har oppdaget to av dem på gjennomreise i solsystemet. Nå skal lynraske sonder sette etter de fremmede reisende som kanskje rommer svar på hvordan livet kom til jorden.

I rommet mellom stjernene driver hjemløse objekter rundt. Kraftige teleskoper har oppdaget to av dem på gjennomreise i solsystemet. Nå skal lynraske sonder sette etter de fremmede reisende som kanskje rommer svar på hvordan livet kom til jorden.

Shuttertstock & Claus Lunau
  1. oktober 2017 har den kanadiske astronomen Robert Weryk vakt på teleskopet Pan-Starrs på Hawaii. Når han gjennomgår teleskopets bilder på datamaskinen, får han øye på en ganske liten lysflekk.

I første omgang tror han det bare er enda en asteroide. Men det er noe mystisk ved den måten objektet beveger seg på. Det farer usedvanlig raskt over himmelen og følger ikke den samme elliptiske banen som andre objekter i solsystemet.

Robert Weryk har sett på det rette utsnittet av himmelen på det akkurat riktige tidspunktet og blir det første mennesket som ser et objekt som verken går i bane rundt solen eller en annen stjerne.

Nye studie: Mystisk romobjekt kan være en aktiv asteroide

Det sigarformede romobjektet som i 2017 passerte den indre delen av solsystemet vårt, kan være en del av et større objekt som ble revet i stykker av en stjerne. Det er konklusjonen i en ny studie utgitt i det vitenskapelige tidsskriftet Nature Astronomy i april måned i 2020.

Forskerne kom fram til dette ved hjelp av datasimuleringer som avslørte at det mystiske sigarformede legemet, døpt 'Oumuamua, kan være en såkalt aktiv asteroide skapt av møtet mellom et mindre romobjekt som passerer forbi et større – for eksempel en vertsstjerne.

Stjernens tidevannskrefter kan, ifølge datamodellene, ha revet det mindre objekt i stykker i avlange deler. Teorien kan, ifølge forskerne, forklare både form, bevegelser og farge til himmellegemet.

Ideen om at det særegne romobjektet kunne være en del av et større ble allerede presentert av forskere tilbake i 2018. Men den nye studien er det første som utforsker teorien i detalj.

Hastigheten og banen avslører at den fremmede gjesten har tilbakelagt mange tusen milliarder kilometer gjennom tomrommet mellom stjernene siden den ble slynget ut av et fremmed planetsystem.

Det objektet Robert Weryk har oppdaget, får det hawaiianske navnet 'Oumuamua, med den mer formelle betegnelsen 1I/2017 U1.

© Shutterstock & claus lunau

Interstellart objekt/'Oumuamua

  • Hastighet 28,2 km/s
  • Tettest på jorden: 14/10 2017
  • Avstand i dag: 2,7 mrd. km

«1I» viser at det er det første interstellare objektet som er observert, men astronomene regner med at utallige objekter har forlatt sine opprinnelige baner omkring en annen stjerne og havnet i det interstellare rommet.

På grunn av de ekstreme avstandene mellom stjernene er det imidlertid sjeldent at et av dem besøker vårt galaktiske nabolag.

© Shutterstock & claus lunau

Project Lyra-sonde

  • Hastighet: 55,6 km/s
  • Oppskyting: 2033?
  • Ankomst til 'Oumuamua: 2052?

Mens solsystemets planeter, asteroider og kometer beveger seg pent rundt solen i elliptiske baner, strøk det interstellare objektet 'Oumuamua tvers igjennom i 2017 og nærmer seg Saturn på sin vei ut av solsystemet. Et team av britiske ingeniører har nå beregnet at det er teoretisk mulig å gi en sonde så høy fart at den kan innhente den fremmede gjesten på et par tiår. Det har fått navnet Project Lyra.

Hvis astronomene kunne få mulighet til å komme tett på et slikt himmellegeme, ville det gi et unikt innblikk i hvordan planeter dannes omkring andre stjerner, og kanskje også en bedre forståelse av vårt eget solsystems historie.

Men problemet er at objektene bare er på gjennomreise og beveger seg så raskt at det nesten ikke er tid til å bygge og sende opp en romsonde for å studere dem nærmere. Likevel er det akkurat det forskere nå pønsker på.

Et nytt europeisk-japansk prosjekt vil sende opp en romsonde som skal ligge på lur i verdensrommet og ta opp jakten når det neste interstellare objektet dukker opp.

Og i Storbritannia er det en gruppe ingeniører som ikke har gitt opp å innhente 'Oumuamua, selv om gjesten fra det fremmede nå nærmer seg Saturn på vei ut av solsystemet. Det krever bare en ekstremt rask sonde.

’Oumuamuas hastighet innebærer at den ikke fanges i en bane rundt solen.

©

Farten avslørte gjest i solsystemet

Objektet ’Oumuamua fanget astronomenes oppmerksomhet fordi det beveget seg raskere enn noe annet i solsystemet. Mens asteroider og kometer i gjennomsnitt har en hastighet på 70 000 km/t, var ’Oumuamua en skikkelig fartsdjevel med over 300 000 km/t. Den høye hastigheten innebar at den ikke var fanget i bane rundt sola, men fortsatte ut av solsystemet igjen. Sola klarte bare å endre på kursen til legemet. Alle andre himmellegemer i solsystemet seg i mer eller mindre ellipseformede baner rundt sola.

Amatør oppdager nytt interstellart objekt

Jakten på små objekter som kommer inn i det indre av solsystemet, krever spesielle teleskoper med en bred synsvinkel og veldig store og følsomme digitalkameraer som registrerer selv den minste lysflekk på himmelen.

De såkalte survey-teleskopene – som Pan-STARRS- teleskopet, som først fanget det svake lyset som ble reflektert fra 'Oumuamua – tar hele tiden nye bilder av himmelrommet og sammenligner dem automatisk med eldre bilder.

Dermed oppdager astronomene raskt hvis det plutselig dukker opp et nytt himmellegeme.

I 2019 fotograferte romteleskopet Hubble det andre interstellare objektet i solsystemet, 2I/Borisov.

© D. Jewitt (UCLA)/ESA/NASA

  1. november 2019
© D. Jewitt (UCLA)/ESA/NASA

  1. desember 2019

Den primære oppgaven til Pan-Starr er å holde utkikk etter objekter som kommer så tett på jorden at de kan utgjøre en fare for oss, men det registrerer også tusenvis av hittil ukjente asteroider og kometer.

Hvis et interstellart objekt dukker opp på himmelen over Hawaii, vil teleskopet fange det opp, akkurat som det skjedde med 'Oumuamua i 2017.

Men med en god porsjon flaks et det mulig å klare det samme med mindre avansert utstyr. 30. august 2019 ble et annet interstellart objekt oppdaget av amatørastronomen Gennadij Borisov.

Med sitt hjemmelagde teleskop på Krimhalvøya ble han den første som fikk øye på det nye himmellegemet, som nå har fått det offisielle navnet 2I/Borisov.

Akkurat som 'Oumuamua følger Borisov en hyperbolsk bane, noe som innebærer at det bare tar en sving om solen og så forlater solsystemet.

© Shutterstock & claus lunau

Interstellart objekt/Borisov

  • Hastighet: 39,5 km/s
  • Tettest på jorden: 28/12 2019
  • Avstand i dag: 514 mill. km

Ble revet løs av en stjerne

Mens Borisov ser ut som en helt vanlig komet som bare har kommet langt hjemmefra, er 'Oumuamua et mye mer usedvanlig objekt. Formen minner ikke egentlig om noe annet forskerne kjenner fra solsystemet.

Den ser ut til å være veldig avlang – minst seks ganger lenger enn den er bred – mens vanlige asteroider er formet mer som kuler eller poteter.

I en periode spekulerte forskere på om 'Oumuamua rett og slett kunne være en romsonde eller en del av et romskip fra en fremmed sivilisasjon. I juli 2019 konkluderte en internasjonal gruppe av 14 astronomer imidlertid med at det om lag 400 meter lange objektet sannsynligvis er helt naturlig.

Ingen av de målingene det har vært mulig å foreta, tyder på noe annet. Den underlige formen er riktignok fortsatt ikke så lett å forklare, men kanskje er 'Oumuamua et lite fragment av en klode som på sin vei gjennom verdensrommet ble revet i filler da den kom litt for tett på en stjerne. Men spørsmålet kan bare avgjøres endelig hvis vi kommer nærmere.

© J. Andrew/LSST Project & Todd Mason, Mason Productions Inc./LSST Corporation

Teleskop skal avsløre fremmede objekter

På toppen av et fjell i Chile bygges det store Vera C. Rubin Observatory. Når teleskopet står klart i 2022, vil det fange et utsnitt av himmelen hvert 18. sekund med verdens største kamera. Teleskopet slår automatisk alarm hvis et ukjent objekt dukker opp.

Hovedspeilet fanger opp veldig svakt lys

Teleskopets hovedspeil har en diameter på 8,4 meter. Speilet samler inn det svake lyset fra himmellegemene og sender det videre til kameraet via to mindre speil og flere linser.

Plattformen roterer rundt horisonten

Teleskopet og kuppelen veier til sammen 300 tonn og bæres av en plattform som roterer, mens selve teleskopet vipper opp og ned. Hele himmelen er fotografert i løpet av tre netter.

Kuppelen stenger forstyrrelser ute

Den 27 meter høye og 30 meter brede kuppelen skal beskytte teleskopet mot vær og vind. Den skjermer samtidig teleskopet, slik at lys fra omgivelsene ikke forstyrrer observasjonene.

Synsfeltet er 40 ganger så stort som månen

Teleskopet har et synsfelt på 3,5 grader av himmelen. Det er 40 ganger så stort som fullmånen. Hver firkant på tegningen er en billedsensor, som teleskopet har 189 av i alt.

Med større og bedre teleskoper vil vi sannsynligvis oppdage langt flere, og astronomene har spesielt store forventninger til det nye vidvinkelteleskopet Vera C. Rubin Observatory (tidligere LSST), som har vært under konstruksjon i Chile siden 2015.

Teleskopet blir utstyrt med verdens største digitalkamera, og når det om et par år begynner å fotografere himmelen, får de interstellare objektene mye mer problemer med å gjemme seg i mørket.

Teleskopets digitalkamera er det største og dyreste som noen gang er konstruert. Det er på størrelse med en liten bil og tar bilder med en oppløsning på 3200 megapixel.

© J. Andrew/LSST Project & Todd Mason, Mason Productions Inc./LSST Corporation

For astronomene er det imidlertid ikke nok å betrakte de unike og sjeldne himmellegemene gjennom teleskoper, der de bare kan se dem som små lysflekker som ikke gir dem særlig mye informasjon.

Forskerne vil gjerne mye tettere på, og det kan bli realisert når Den europeiske romorganisasjonen, ESA, etter planen sender opp sonden Comet Interceptor i 2028.

Ideen er å parkere sonden halvannen million kilometer fra jorden, der den skal gå i bane rundt det samme punktet i opptil tre år.

Når Vera C. Rubin Observatory eller et annet teleskop oppdager et fremmed objekt i solsystemet, trenger ikke astronomene å først konstruere og sende opp en sonde for å studere gjesten nærmere. Comet Interceptor er straks klar til å ta opp forfølgelsen.

«Kometer som kommer på besøk for første gang, er helt ukjent land og utgjør et fengslende mål å studere nærmere med en romsonde», sier Günther Hasinger, som er forskningsdirektør i ESA.

© claus lunau

Kometjeger ligger på lur

I stedet for å sende opp en sonde når et nytt interstellart objekt kommer på besøk, vil Den europeiske romorganisasjonen, ESA, legge sonden Comet Interceptor på lur i verdensrommet. Når teleskoper får øye på en gjest fra stjernene i utkanten av solsystemet, tar sonden straks opp jakten.

Comet Interceptor sendes opp i 2028

Om åtte år letter en Ariane 6-rakett etter planen fra den europeiske romhavnen i Fransk Guyana, med sonden Comet Interceptor om bord.

Sonden parkeres i verdensrommet

Etter en månedslang reise er sonden framme ved «parkeringsplassen» 1 500 000 kilometer fra jorden. Stedet er valgt fordi det ikke krever særlig mye drivstoff å holde denne posisjonen.

Sonden går i bane rundt et likevektspunkt, det såkalte lagrangepunkt L2, der små objekter vil forbli stasjonære i forhold til jorden og solen.

Jakten på objektet går i gang

Når målet er utpekt av et teleskop, starter jakten. Romsonden sendes ut på en rute som krysser himmel­legemets bane, og alt etter avstanden kan det ta mellom ett og to år å nå fram.

Sonden deler seg i tre

Noen dager før møtet med objektet deler Comet Interceptor seg opp i tre separate romsonder som alle er utstyrt med et vell av instrumenter. De sprer seg ut og tar litt ulike ruter.

© claus lunau

Sonde A måler temperaturen

Hovedsonden fotograferer objektet på en avstand på 1000 kilometer og måler temperaturen. Sonden fungerer også som antenne og sender alle data til jorden.

© claus lunau

Sonde b1 tar 3D-bilder

Sonden avbilder objektet i synlig og ultrafiolett lys for å få et 3D-bilde av det. Den måler også om objektet har et magnetfelt, og om det omgis av ladde partikler.

© claus lunau

Sonde B2 fanger opp støvpartikler

Sonden tar nærbilder av objektet i synlig og infrarødt lys. Det gjør det mulig å se eventuelle støvpartikler. Sonden skal så tett på objektet som mulig.

Sonde skal innhente 'Oumuamua

Når Comet Interceptor sendes opp, vil det vise seg om det kommer et interstellart objekt innen rekkevidde i løpet av de tre årene sonden har drivstoff til.

Men en gruppe ingeniører fra den britiske organisasjonen Initiative for Interstellar Studies vil ikke nøye seg med å vente på at et nytt interstellart objekt melder sin ankomst i solsystemet.

I stedet vil de prøve å innhente 'Oumuamua, som er på vei ut av solsystemet med en enorm fart på om lag 100 000 km/t.

'Oumuamua er nå 2,7 milliarder kilometer unna, og avstanden til jorden blir større for hver dag som går. Forskerne bak det som kalles Project Lyra, har beregnet at en sonde må oppnå i en fart på omkring 200 000 km/t for å innhente den interstellare fartsdjevelen, og det vil kreve en romreise som varer i minst et par tiår.

Å skyte opp den ubemannede sonden vil kreve en av de kraftigste rakettene som finnes, for eksempel Nasas kommende Space Launch System eller Falcon Heavy fra SpaceX. Ingeniørene forestiller seg at avreisen fra jorden skal finne sted i mai 2033, med ankomst til 'Oumuamua i 2052.

Underveis ville romsonden måtte passere Jupiter med kort avstand og deretter rundt solen for å få ekstra fart. Om prosjektet realiseres, er uvisst.

Foreløpig har de entusiastiske ingeniørene i Initiative for Interstellar Studies bare gjennomført beregningene som beviser at det er teoretisk mulig. Men prisen blir så høy at en romorganisasjon eller en mangemilliardær må på banen for å virkeliggjøre drømmen.

Kjempeplanet kaster ut søsken

I dag er astronomenes kunnskap om asteroider og kometer utelukkende basert på de objektene vi kjenner fra solsystemet. Først når vi en dag kan komme tett på et interstellart objekt, vil astronomene finne ut om våre asteroider og kometer ligner de som finnes i andre områder av galaksen.

Hvis en sonde for eksempel registrerer støvpartikler eller observerer at objektet har et magnetfelt, kan astronomene si noe om hvordan det er dannet, og kanskje svare på spørsmålet om hvorfor det fremmede himmellegemet forlot sitt eget stjernesystem.

Foreløpig forsøker astronomene å besvare spørsmålene ved hjelp av avanserte datamodeller som simulerer hvordan stjerner og planetene dannes og utvikler seg.

Naturlig nok tar forskernes modeller utgangspunkt i vårt eget solsystem, som i dag er et ganske velordnet system av planeter og mindre himmellegemer som kretser fredelig rundt solen i forutsigbare baner.

100 interstellare objekter passerer solsystemet hvert eneste år.

Men beregningene viser at solsystemet var mye mer kaotisk i den første tiden etter at det ble til.

I den skiven av støv og gass som oppsto omkring den nyfødte solen, ble det raskt dannet stadig større klumper av materiale, såkalte planetesimaler, som etter hvert samlet seg til planeter.

Etter at planetene var dannet, var det fortsatt planetesimaler igjen, og når klumpene kom tett på en stor planet, var det tre muligheter: De ble slukt og endte som en del av planeten, de ble trukket inn i solen under påvirkning av tyngdekraften fra den største planeten, eller de ble slynget ut i solsystemet.

Bare de største planetene har nok tyngdekraft til å sende mindre objekter helt ut av stjernesystemet, og i solsystemet vårt har den suverent største planeten, Jupiter, sannsynligvis stått for de aller fleste slike hendelser.

Astronomene mener at materiale som svarer til langt mer enn jordens masse må ha endt som interstellare objekter, som nå flyr gjennom verdensrommet og kan besøke fremmede planetsystemer.

På samme måte kan planetesimaler som er kastet ut fra fremmede stjernesystemer, nå besøke oss. I dag vet vi at det finnes planeter i bane rundt veldig stor del av stjernene på himmelen, men hittil har ikke forskerne visst hvor mange av objektene som slynges ut, som havner i solsystemet vårt.

Interstellare objekter som kommer på visitt i solsystemet, kan gi innblikk i forholdene i andre solsystemer. Ved å fly forbi eller lande på et av de fremmede objektene kan vi kanskje finne ut hvordan planeter dannes omkring nyfødte stjerner, og om det finnes liv andre steder i universet.

© JPL-Caltech/NASA

I dag: De største teleskopene avslører formen

Ved å studere et interstellart objekt på lang avstand, med teleskoper, kan forskere beregne den omtrentlige størrelsen og fasongen. Astronomer har for eksempel funnet ut at 'Oumuamua sannsynligvis er et roterende, sigarformet objekt, ettersom det sollyset objektet reflekterer, er kraftigst når langsiden vender mot jorden.

© M. Kornmesser/ESO & claus lunau

2052: Forbiflyvning viser oppbygningen

Hvis Project Lyra-sonden klarer å fly tett forbi 'Oumuamua, kan nærbildene fortelle hvilke former for stein eller is objektet består av, og om det avgir støvpartikler og gasser.
Spektroskopiske analyser av synlig og infrarødt lys som reflekteres fra overflaten, røper den kjemiske sammensetningen av materialene.

© claus lunau

20??: Landing kan avsløre livets byggeklosser

En sonde i bane rundt objektet kan kartlegge det med radar og laser og peke ut et landingssted. Landingsmodulen skal undersøke overflaten med mikroskop og spektroskop og lete etter organiske molekyler. Å bremse ned en romsonde og lande på et himmellegeme med svak tyngdekraft er en utfordring, men det er ikke umulig.

Det har to astronomer fra Yale University i USA nå regnet på. Malena Rice, som er ph.d.-student, og Gregory Laughlin, som er professor, har også beregnet hvor mange som burde kunne observeres med det kommende Vera C. Rubin-teleskopet.

Resultatet er oppmuntrende, selv om tallene er nokså usikre. Hvert år burde solsystemet få besøk av mer enn 100 observerbare objekter med en radius på over en meter, og noen få av dem vil være større enn 'Oumuamua.

Kanskje har vi allerede fått besøk

Interstellare objekter kan også observeres på andre måter. Astronomene Amir Siraj og Abraham Loeb fra Harvard University i USA har beregnet at et teleskop i Hubble-størrelse, rettet ned mot månens overflate, burde kunne fange opp meteornedslag som skyldes interstellare objekter.

Månen har ingen atmosfære der meteorer brenner opp, og støvskyen når et objekt dundrer inn i månens overflate, kan kanskje røpe sammensetningen, slik at forskerne for eksempel kan avgjøre om objektet hovedsakelig består av is eller stein.

De to Harvard-forskerne mener også at interstellare objekter kan ha rammet jorden uten at vi har merket det.

I en database over meteornedslag på jorden gjennom tre tiår kom Siraj og Loeb over en om lag 45 centimeter stor meteor som brant opp på himmelen over Papua Ny-Guinea 8. januar 2014.

© D. Fedele et al./NAOJ/NRAO/ESO

Nyfødte kjemper skyver de små ut av stjernesystemet

Radioteleskopet ALMA har fanget opp en ung stjerne med skiver av støv, der planeter holder på å bli dannet. Bildet viser at det tilsynelatende dannes store planeter ganske langt fra stjernen. Kjempene vil raskt tømme nabolaget for mindre objekter, planetesimaler, og en del av dem kan bli slynget helt ut av sitt solsystem og ende som interstellare objekter.

Meteoren traff atmosfæren med en så voldsom fart, over 160 000 km/t, at forskerne mener den må ha kommet fra et annet stjernesystem.

Det er i hvert fall sikkert at solsystemet vårt får gjester fra andre områder av galaksen, og at de kan fortelle en spennende historie om universet vårt hvis vi klarer å studere dem nærmere.

Kanskje har interstellare objekter fra galaksens fjerne avkroker faktisk fraktet med seg noen av de komplekse molekylene som var nødvendige for livets oppstandelse på jorden.

Hittil har vi bare kunnet se gjestene fra det fremmede fare forbi på lang avstand, men i framtiden får vi kanskje muligheter for å komme helt tett på.

Comet Interceptor er den første romferden som kan utforske et interstellart objekt, men det blir ikke den siste.

Det naturlige neste skrittet er en romsonde som kan sendes helt ned på overflaten av et fremmed objekt og kanskje til og med ta prøver som kan sendes hjem til analyse på jorden.

Dermed kan vårt første, indirekte, besøk i et fremmed solsystem bli en landing på et interstellart objekt.