Wallenberg Academy Fellows

Han jagar planeter i universum

Markus Janson letar efter exoplaneter – planeter som kretsar runt stjärnor utanför vårt solsystem. Genom att förbättra teknikerna för att hitta dem vill han utforska universum och söka svar på frågan om det finns liv i rymden.

Finns det liv på andra platser i universum? Den fantasieggande frågan driver Markus Janson i sin forskning. För att nå svaret letar han efter exoplaneter, planeter som kretsar runt stjärnor utanför vårt eget solsystem.

– Vi arbetar med något väldigt grundläggande, vi utforskar nya aspekter av universum. Det tilltalar mig, säger han.

Nya sätt att hitta planeter

De första exoplaneterna upptäcktes så sent som i mitten av 1990-talet – innan dess var det oklart om andra stjärnor än solen hade planeter. Att vi nu kan hitta dem förklaras av flera tekniska framsteg. Till exempel kan den lilla rörelse en stjärna svarar med när en planet kretsar runt den, eller den svaga stjärnförmörkelse som uppstår när planeten passerar stjärnan, idag registreras med förfinade mätinstrument.

Dessa metoder är dock indirekta; de påvisar tecken på att planeten finns där, men inte planeten själv.

Idag går det också att mäta ljus från själva planeten för att ge en bild av den – så kallad direkt avbildning. Det har blivit verklighet genom utvecklingen av avancerade optiska mätsystem som kan särskilja ljus från planeten och ljus från stjärnan. Planeter är nämligen ytterst små jämfört med de stjärnor de kretsar runt, vilket innebär att det lilla ljus som kommer från planeten lätt drunknar i det mycket starkare ljuset från stjärnan.

Hittills har åtta exoplaneter säkert identifierats med direkt avbildning. Markus Janson hör till dem som har hittat en.

– Det är otroligt roligt. Eftersom så få är upptäckta lär vi oss massor för varje nytt planetsystem. Det är också en allmän upptäckarglädje i att hitta något ingen har sett förut, säger han.

Avslöjande atmosfär

Ljuset från en planet påverkas av molekyler i dess atmosfär, vilket i sin tur har att göra med vad planeten består av. Därför ger den direkta avbildningen viktig kunskap, och inte bara om planetens fysik och atmosfär.

– Vi kan också uttala oss om det är sannolikt att det finns liv där eller inte. Att jorden har syre i atmosfären beror till exempel på att det finns liv här, som skapar syret, säger Markus Janson.

Som Wallenberg Academy Fellow ska Markus Janson förbättra metoderna för direkt avbildning av exoplaneter, till exempel hur planetens ljus kan skiljas från stjärnans starkare sken.

”Det ger en väldigt stor akademisk frihet. Jag kan forska på precis det jag vill, bygga upp en forskningsgrupp och har råd att anställa doktorander och post-doktorer. Det har också betytt att jag kan återvända till Sverige och bedriva min forskning här.”

En metod är att studera ljuset i två olika våglängder. Medan ljuset från planeten ser olika ut vid de två olika våglängderna ser ljuset från stjärnan likadant ut, vilket är ett sätt att skilja dem åt.

En annan strategi är att inte justera för det faktum att rymden ser ut att rotera när den observeras från jorden. Ofta justerar astronomer för detta genom att låta teleskopet följa rotationen. Markus Janson tillåter i stället rymden att rotera under observationerna. På bilderna kommer då ljuset från stjärnan inte att snurra med tiden, medan ljuset från en eventuell planet rör sig med tiden.

Eftersom observationerna görs med teleskop på marken måste forskarna också hantera störningar orsakade av luftrörelser i atmosfären, som suddar ut detaljer i bilderna. Markus Janson arbetar bland annat med adaptiv optik, som innebär att en datorstyrd spegel med justerbar form kompenserar för den förvrängning atmosfären ger.

Siktar på jordlika planeter

För sina observationer använder Markus Janson några av världens största teleskop, vid Paranalobservatoriet i Chile eller Mauna Kea-observatoriet på Hawaii. Teleskopen har en huvudspegel på 8-10 meter i diameter och mäter ljus i det synliga eller infraröda våglängdsområdet.

Med direkt avbildning kan astronomerna idag hitta stora planeter, av Jupiters storlek, som ligger på långt avstånd från sin stjärna. Ofta är de också relativt nybildade. Nybildade planeter är nämligen väldigt varma och skickar ut mycket infraröd strålning, vilket gör dem lättare att hitta. Markus Janson siktar längre.

– Jag vill pressa gränserna så att vi kan upptäcka mindre planeter som ligger närmare sina stjärnor. Så att vi så småningom kan studera planeter av jordens storlek, på ungefär samma avstånd från sin stjärna, säger han.

Intresset för astronomi väcktes tidigt hos Markus Janson. Han minns tydligt en bok med bilder av planeter i genomskärning i pojkrummet i Sävedalen utanför Göteborg. För att ha en bred bas att stå på valde han att läsa teknisk fysik på Chalmers, och när det var dags att söka doktorandtjänst ville han att det skulle handla om exoplaneter. Han sökte sig då till Max Planck-institutet för astronomi i Heidelberg som låg långt framme inom det unga forskningsområdet. Därefter har han forskat vid Princetonuniversitetet i USA och Queens University på Nordirland.

Men Markus Janson aldrig varit någon amatörastronom som spanat efter stjärnor på fritiden. Det är den filosofiska aspekten som fascinerar honom – tanken på planeterna som världar och frågan om liv i rymden.

– Om 30-40 år har vi nog studerat tillräckligt många extrasolära planetsystem för att kunna uttala oss om det, säger Markus Janson.

Text Sara Nilsson
Bild Magnus Bergström