Jorden är den enda kända platsen i universum där liv existerar, och allt liv är starkt beroende av förekomsten av flytande vatten för att kemiska reaktioner ska kunna ske. Medan encelliga organismer har funnits nästan lika länge som jorden själv, tog det ungefär tre miljarder år för flercelliga organismer att utvecklas. Mänskligt liv har funnits i mindre än en tiotusendel av jordens ålder.
Allt detta tyder på att liv kan vara vanligt på planeter som har flytande vatten, men det kan vara ovanligt att hitta liv som studerar universum och försöker resa genom rymden. För att hitta utomjordiskt liv kan det vara nödvändigt för oss att resa dit.
Men rymdens oändlighet, i kombination med omöjligheten att resa eller kommunicera snabbare än ljusets hastighet, sätter praktiska gränser för hur långt vi kan resa.
Endast de stjärnor som ligger närmast solen kan eventuellt besökas under en människas livstid, även med en rymdsond. Dessutom är det bara stjärnor som liknar solen i storlek och temperatur som är tillräckligt långlivade och har tillräckligt stabila atmosfärer för att flercelliga organismer ska hinna bildas.
Av denna anledning är de mest värdefulla stjärnorna att studera de cirka 60 solliknande stjärnorna som ligger närmare oss än cirka 30 ljusår. De mest lovande planeterna som kretsar kring dessa stjärnor skulle ha storlekar och temperaturer som liknar jordens, så att fast mark och flytande vatten kan existera.
En nål i en höstack
Att observera en jordliknande exoplanet separat från den stjärna den kretsar kring är en stor utmaning. Även i bästa fall är stjärnan en miljon gånger ljusare än planeten; om de två objekten är suddiga tillsammans finns det ingen möjlighet att upptäcka planeten.
Optikteorin säger att den bästa upplösningen man kan få i teleskopbilder beror på teleskopets storlek och våglängden på det observerade ljuset.
Planeter med flytande vatten avger mest ljus vid våglängder runt 10 mikrometer (bredden på ett tunt människohår och 20 gånger den typiska våglängden för synligt ljus). Vid denna våglängd måste ett teleskop samla in ljus över en sträcka på minst 20 meter för att ha tillräcklig upplösning för att skilja jorden från solen på ett avstånd av 30 ljusår.
Dessutom måste teleskopet befinna sig i rymden, eftersom bilden skulle bli för suddig om man tittade genom jordens atmosfär. James Webb Space Telescope (JWST) har dock en diameter på endast 6,5 meter, och det teleskopet var extremt svårt att skjuta upp.
Eftersom det verkar omöjligt att skjuta upp ett 20 meter stort rymdteleskop med dagens teknik har forskare undersökt flera alternativa metoder.
Ett av dessa innebär att man skjuter upp flera mindre teleskop som håller extremt exakta avstånd mellan varandra, så att hela uppsättningen fungerar som ett teleskop med stor diameter. Men att upprätthålla den erforderliga positioneringsnoggrannheten för rymdfarkosterna (som måste kalibreras exakt efter storleken på en typisk molekyl) är för närvarande också omöjligt.
Andra förslag använder ljus med kortare våglängd, så att ett mindre teleskop kan användas. I synligt ljus är dock en solliknande stjärna mer än 10 miljarder gånger ljusare än jorden. Det ligger utanför dagens möjligheter att blockera tillräckligt med stjärnljus för att kunna se planeten i detta fall, även om bilden i princip har tillräckligt hög upplösning.
En idé för att blockera stjärnljuset innebär att man flyger ett rymdfarkost som kallas ”stjärnskärm” och som är tiotals meter bred, på ett avstånd av tiotusentals mil framför rymdteleskopet, så att den exakt blockerar ljuset från stjärnan medan ljuset från en följeslagareplanet inte blockeras.
Denna plan kräver dock att två rymdfarkoster skjuts upp (ett teleskop och en starshade). Dessutom skulle det innebära att man måste flytta starshaden tusentals kilometer för att rikta teleskopet mot olika stjärnor, vilket skulle kräva oerhört stora mängder bränsle.
Ett rektangulärt perspektiv
I en artikel som publicerats i Frontiers in Astronomy and Space Sciences föreslår astrofysiker ett mer genomförbart alternativ.
De visar att det är möjligt att hitta närliggande, jordliknande planeter som kretsar kring solliknande stjärnor med ett teleskop som är ungefär lika stort som JWST, som arbetar med ungefär samma infraröda (10 mikron) våglängd som JWST, med en spegel som är en rektangel på 1 x 20 meter istället för en cirkel med en diameter på 6,5 meter.
Med en spegel av denna form och storlek kan de separera en stjärna från en exoplanet i den riktning som teleskopspegeln är 20 meter lång. För att hitta exoplaneter i valfri position runt en stjärna kan spegeln roteras så att dess långa axel ibland ligger i linje med stjärnan och planeten.
Teamet visar att denna design i princip kan hitta hälften av alla existerande jordliknande planeter som kretsar kring solliknande stjärnor inom 30 ljusår på mindre än tre år. Även om designen behöver ytterligare teknik och optimering innan dess kapacitet kan garanteras, finns det inga uppenbara krav som kräver intensiv teknisk utveckling, vilket är fallet för andra ledande idéer.
Om det finns ungefär en jordliknande planet som kretsar kring en genomsnittlig solliknande stjärna, skulle vi kunna hitta omkring 30 lovande planeter. Uppföljande studier av dessa planeter skulle kunna identifiera de som har atmosfärer som tyder på förekomst av liv, till exempel syre som bildats genom fotosyntes.
För den mest lovande kandidaten skulle vi kunna skicka ut en sond som så småningom skulle sända tillbaka bilder av planetens yta, säger astrofysikerna. Det rektangulära teleskopet skulle kunna ge en rak väg mot att identifiera vår systerplanet, Jorden 2.0.
Mer information: The Case for a Rectangular Format Space Telescope for Finding Exoplanets, Frontiers in Astronomy and Space Sciences (2025). DOI: 10.3389/fspas.2025.1441984
