Forsker på Solsystemets minste

På 80-tallet var det få som forsto hvorfor hun lette etter objekter et sted i Solsystemet der «alle» visste at det ikke fantes noe likevel. På 90-tallet var hun med på å endre vårt syn på Solsystemet radikalt. I 2012 fikk hun to av astronomiens gjeveste priser: Kavliprisen og Shaw-prisen. I april 2013 besøker Jane Luu Institutt for teoretisk astrofysikk for å holde årets Rosselandforelesning.

Illustrasjon som viser Kuiper-beltet og de ytterste planetene i vårt solsystem, samt dvergplaneten Pluto. Klikk her for større versjon. Bilde: NASA.

Objekter bortenfor Neptuns bane

Dr. Jane X. Luu forsker på astronomiens små og primitive objekter: asteroider, kometer og dvergplaneter. I 1992 oppdaget hun og David Jewitt det første objektet i det som i dag kalles Kuiper-beltet. Kuiper-beltet er et område som ligger utenfor de 8 planetene i vårt Solsystem.

Kuiper-objektene
De er mange: Figuren viser de fire største (og ytterste) planetene i vårt solsystem, samt Kuiper-objektene (grønne) oppdaget per 2007. De oransje prikkene er andre typer objekter utenfor Neptun. Bilde: Wikipedia.

Vår fjerneste planet Neptun er omtrent 30 ganger så langt unna Solen som det Jorden er. Kuiper-beltet starter ved Neptuns bane, og strekker seg videre utover enda 20 ganger avstanden mellom Solen og Jorden. Solsystemet vårt er altså mye større enn avstanden til Neptun skulle tilsi.

Man tror at det finnes så mange som 100 000 objekter med en diameter på over enn 100 km i Kuiper-beltet. Når slike objekter kalles «små» er det i sammenligning med de mye større planetene: Jordens diameter er omtrent 12 700 km, mens diameteren til den største planeten Jupiter nesten er 140 000 km.

Jane Luu

Jane Luu
Jane Luu. Foto: Knut Falch.

Jane Luu jobber i dag som seniorforsker ved MIT Lincoln Laboratories i USA. Hun er opprinnelig fra Vietnam, men kom til USA sammen med familien sin som 12-åring. Hun har utdannelse fra Stanford University og MIT.

Luu forteller selv at det blant annet var de utrolige bildene fra romfartøyet Voyager som gjorde at hun ble interessert i å studere eksotiske objekter i Solsystemet. Hun og hennes veileder, og senere samarbeidspartner, David Jewitt har arbeidet sammen på mange prosjekter der de prøvde å finne de fysiske egenskapenene til de minste objektene i Solsystemet: kometer, asteroider og måner rundt de ytterste planetene.

Ikke så tomt likevel?

På 1980-tallet var vårt bilde av solsystemet delt i en indre del som besto av planeter, asteroider og kometer, og en ytre del som virket uforklarlig tomt. I 1987 begynte Luu og Jewitt på en systematisk undersøkelse av det ytre solsystemet, mest for å få bekreftet at det virkelig var så tomt som det virket. 

For å lete etter objekter langt ute i Solsystemet, studerer astronomer bilder av små lyspunkter. Lyspunktene kan være stjerner, planeter eller asteroider. Ser man kun på ett bilde, er det ikke så lett å si hva som ser hva. Derfor sammenligner man to eller flere bilder tatt like etter hverandre av det samme stedet på himmelen og ser etter forandringer fra bilde til bilde.

De prikkene som er stjerner vil ha lik posisjon på alle bildene, fordi stjernene er så langt unna oss at de tilsynelatende står stille. Objekter inne i vårt eget solsystem, som for eksempel et massivt objekt utenfor Neptuns bane, vil derimot sees som en bevegende lysprikk mot bakgrunnen av de stillestående stjernene. Det er mye tålmodighetsarbeid som ligger bak en slik sammenlignende studie av bilder. Luu og Jewitt fortsatte sin studie av himmelen i 20 år.

Den 30. august 1992 oppdaget de et objekt som fikk navnet 1992 QB1, og med denne oppdagelsen ble vårt syn på Solsystemet endret. Det er ikke tomt utenfor Neptun, og det skulle etter hvert vise seg at det finnes en mengde objekter både der og enda lenger unna - objekter som til og med er like store som Pluto (omtrent 2400 km i diameter).

Teknologiens bidrag

Luu og Jewitt observerte QB1 med et 2.2 m teleskop på Mauna Kea, Hawaii. Oppdagelsen var i stor grad blitt mulig på grunn av den revolusjonerende CCD-teknologien

En CCD, eller charge-coupled-device, er en elektronisk brikke som omgjør fotoner (lys) til strøm (elektroner). Da CCD-ene erstattet den fotografiske filmen i astronomenes kameraer, ble det mulig å se svært svake og fjerne objekter. Luu og Jewitt brukte større og større CCDer ettersom tiden gikk og teknologien ble utviklet, og de lette etter de svært svake lyspunktene på himmelen som bevegde seg i forhold til bakgrunnsstjernene.

Kavlipris-utdeling 2012
Fra venstre: David Jewitt, Jane Luu og Michael Brown har akkurat fått overrakt Kavliprisens diplom og medalje i Oslo Konserthus 4. september 2012. Bilde: Erlend Aas/Scanpix 

Lønn for strevet

Høsten 2012 ble Jane Luu, David Jewitt og Michael Brown tildelt Kavliprisen i astrofysikk «for deres oppdagelse og karakteristikk av Kuiper-beltet og dets største objekter, et arbeid som førte til viktige fremskritt i forståelsen av vårt planetsystems historie». Prisutdelingen fant sted i Oslo, og prisene ble overrakt av Hans Majestet Kong Harald under en seremoni i Oslo Konserthus.

Hva slags objekter er i Kuiper-beltet?

Objektene i Kuiper-beltet er stort sett laget av frossent metan, ammoniakk og vann. De er primitive i den forstand at de er rester fra den tiden da Solsystemet ble dannet, for omtrent fire milliarder år siden. Antagelig er de rester av den protoplanetariske skiven som ble dannet rundt Solen tidlig i Solsystemets historie. Objektene i Kuiper-beltet klarte ikke å bli store nok til å danne fullvoksne planeter. Den tidligere planeten Pluto er det største objektet i Kuiper-beltet.

Degraderingen av Pluto

Objektet med det klingende navnet 1992 QB1 som Luu og Jewitt oppdaget, var det første objektet som ble oppdaget utenfor Neptuns bane siden Pluto og Plutos måne Charon. I dag er over 1000 slike objekter funnet.

De største trans-Neptunianske objektene
De største objektene utenfor planeten Neptuns bane. Klikk på bildet for større versjon. Pluto og Eris har omtrent samme radius, men Eris har 25% mer masse. Bilde: NASA/Wikipedia.

Oppdagelsen av Kuiper-beltet og de mange relativt store objektene i samme område av solsystemet, førte til at den Internasjonale Astronomiske Union i 2006 måtte definere begrepet planet. Med denne definisjonen ble Pluto ikke lenger klassifisert som en planet, men som en dvergplanet.

Vårt solsystem: et mangfoldig sted

Det har vært mange medieoppslag om «degraderingen» av Pluto, men mindre om den økningen i antallet anerkjente typer objekter i Solsystemet som skjedde samtidig.

Den nye klassen av objekter dvergplanet ble definert av IAU samtidig som det ble bestemt at Pluto ikke lenger skulle kalles en planet. Pluto og Eris er de to største dvergplanetene i solsystemet vårt som vi har oppdaget hittil. De har omtrent like stor diameter, men Eris har 27% mer masse enn Pluto.

Det er i dag 390 objekter i Solsystemet som mer eller mindre sannsynlig er dvergplaneter. Mike Brown - som mottok Kavliprisen sammen med Luu og Jewitt - har laget en liste over dvergplanetene og forklarer hvorfor det er vanskelig å si nøyaktig hvor mange som finnes.

Solsystemet er et svært mye mer mangfoldig sted enn det var da det bare hadde ni planeter.

 

 

Av Anna Kathinka Dalland Evans
Publisert 11. apr. 2013 11:47 - Sist endret 25. okt. 2019 11:22