Stjernen HD 219134 cirka 21 lysår herfra ser ikke ud af meget. Den er mindre end Solen, er knap så varm og lyser svagere med en orange glød.
Men denne orange dværgstjerne er spændende, både fordi den omkredses af mindst fem planeter, og fordi den nu er blevet studeret grundigt på en speciel måde.
Et internationalt hold af astronomer, heraf tre fra Aarhus Universitet, har lyttet til stjernens unikke sang.
Ved at observere dens overflade har de fundet ud af, hvordan lydbølger bevæger sig frem og tilbage i stjernen, og nu kan de bestemme dens størrelse, masse og alder med hidtil uset præcision.
»Vi bruger stjernens svingninger til at lære noget om dens indre struktur. Det svarer til, at geologer kan fortælle noget om Jordens indre ved at analysere svingninger fra jordskælv,« fortæller Jens Reersted Larsen, der er ph.d.-studerende på Institut for Fysik og Astronomi på Aarhus Universitet.
Han er medforfatter til den videnskabelige artikel om stjernen, der netop er publiceret i tidsskriftet The Astrophysical Journal.
Stjerneskælv røber den indre struktur
Metoden kaldes asteroseismologi, og den tillader astronomerne at kigge indenfor i stjernen, også selv om de egentlig kun kan observere dens overflade.
De svingninger i stjernen, som får dens overflade til at vibrere, har nemlig taget turen igennem stjernen, så de røber en hel del om dens indre. Så kan astronomerne få en forståelse for, hvor stor stjernen er, hvad dens masse er, og hvor gammel den er.
Normalt er det stjerner, der er på størrelse med Solen eller større, der studeres ved hjælp af asteroseismologi. Disse stjerner er klare, hvilket gør det lettere at observere tydelige svingninger.
Men her har astronomerne undersøgt en stjerne, der kun er tre fjerdedele så stor og tung som Solen.
\ Kræver præcist instrument på stort teleskop
En asteroseismologisk måling af en lille stjerne kræver et meget stort teleskop udstyret med et særligt instrument, der kan måle bevægelserne af stjernen overflade med ekstrem stor præcision.
I fire nætter observerede astronomerne med et af de to store Keck-teleskoper på Hawaii. De har 10 meter store spejle, og det ene af dem er forsynet med instrumentet Keck Planet Finder, der netop er bygget til at studere exoplaneter ved at måle stjerners opførsel.
Der er kun undersøgt en håndfuld små stjerner på denne måde, og det er ellers dem, der er mest udbredte i universet, siger Jens Reersted Larsen:
»De fleste stjerner er mindre og køligere end Solen, og det er omkring dem, vi finder de fleste planeter. Så vi vil rigtig gerne kende stjernernes masse, radius og alder. Det kan asteroseismologi give os.«
Stjernens størrelse røber planeternes størrelse
Metoden kan ikke kun bruges til at gøre os klogere på stjerner. Den er også nyttig for de astronomer, der studerer planeter, der kredser om stjernerne – de såkaldte exoplaneter.
Alexander Dybdahl Rathcke, der forsker i exoplaneter som postdoc på DTU Space, har læst det nye studie, som han ikke selv har været involveret i.
»Når vi undersøger exoplaneter, er vores viden om værtsstjernen afgørende. Planeternes egenskaber, deres masse og radius, bestemmes nemlig relativt til stjernens,« skriver han til Videnskab.dk.
Mange planeter opdages via formørkelsesmetoden (også kaldet transitmetoden), hvor en planet passerer ind foran stjernen og midlertidigt blokerer noget af dens lys.
Ved at måle, hvor stor en procentdel af stjernens lys, der bliver blokeret, kan astronomerne beregne størrelsesforholdet mellem stjernen og planeten. Men planetens faktiske størrelse kan først afgøres, når man kender stjernens størrelse.
Planeterne minder om Jorden i sammensætning
Orange dværge som HD 219134 er særligt interessante, fordi de er mindre end Solen. Det gør det lettere både at opdage og karakterisere små planeter omkring dem.
Når stjernen er mindre, blokerer en planet en relativt større del af lyset under en formørkelse, og det bliver lettere at måle planetens radius præcist.
På baggrund af de nye og mere præcise målinger af HD 219134’s masse og radius kan forskerne nu sige, at stjernen omkredses af to planeter, der er cirka halvanden gang Jordens størrelse. Bedømt på densiteten ser de ud til at bestå af en kerne af metal omgivet af klippe, præcis som vores egen planet.
»Studiet er et godt eksempel på, hvordan asteroseismologi kan forbedre vores forståelse af exoplaneter. Det understreger, hvor vigtigt det er med præcise stjernemålinger i exoplanetforskningen, og det åbner nye muligheder i jagten på planeter, der ligner Jorden,« slutter Alexander Dybdahl Rathcke.
Stjernen er oppe i årene
HD 219134 har flere planeter end de to, men her kan størrelsen ikke måles, fordi de ikke formørker stjernen. For dem alle gælder, at de kredser rundt så tæt på stjernen, at de er for varme til at kunne huse liv.
Der har ellers været tid nok til, at livet kunne udvikle sig, for alderen er målt til at være godt 10 milliarder år. Det betyder, at stjernen er mere end dobbelt så gammel som Solen, der har skinnet i cirka 4,6 milliarder år.
Kender man en stjernes alder, ved man også, hvor gamle dens planeter er, for de dannes omtrent samtidigt.
Radius er lidt af en gåde
HD 219134 er også blevet studeret af andre astronomer. De har målt dens størrelse ved hjælp af en metode kaldet interferometri, hvor man kombinerer billeder fra flere teleskoper.
Men underligt nok får de astronomer, der bruger asteroseismologi, en radius, der er fire procent mindre. Og det er svært at forklare.
»Vi kan tydeligt se, at vi får en mindre radius fra asteroseismisk modellering end fra interferometri. Vi har ikke et definitivt svar på, hvad forskellen skyldes, så det er et åbent spørgsmål. Vi må kigge på nogle flere af den slags stjerner for at se, om vi kan blive klogere,« slutter Jens Reersted Larsen.
Så der er stadig fast arbejde til astronomer, der forsøger at aflure stjernerne deres hemmeligheder.
