Vi vet så lite om planeter som kretsar kring två stjärnor – så kallade cirkumbinära planeter – att de kan kännas som ren fantasi. Och det finns en god anledning till det: hittills har vi bara bekräftat förekomsten av 18 cirkumbinära planeter, jämfört med de över 6 000 planeter vi känner till i system med en enda stjärna.
Till och med den mest kända cirkumbinära planeten är, bokstavligt talat, fiktion: ökenplaneten Tatooine från Star Wars, även känd som Anakin Skywalkers födelseort.
Men en studie ledd av UNSW har nu upptäckt 27 potentiella cirkumbinära planeter i ett enda svep, med hjälp av en ny metod för att hitta planeter som breddar den typ av planeter vi vanligtvis kan hitta.
Resultaten publicerades i Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, lagom till den 4 maj, Star Wars-dagen.
”Det mesta av vår nuvarande kunskap om planeter är partisk, baserad på hur vi har letat efter dem”, säger Margo Thornton, huvudförfattare till studien, astronom och doktorand vid UNSW. ”Vi har främst hittat de som är lättast att upptäcka.
Denna nya metod kan hjälpa oss att upptäcka en stor population av dolda planeter, särskilt de som inte ligger perfekt i linje med vår synvinkel. Den kan bidra till att avslöja hur den verkliga populationen av planeter i vårt universum kan se ut.”
Metoden för att hitta planeter, kallad apsidal precession, har använts för att karakterisera dubbelstjärnor tidigare, men inte i en storskalig sökning efter planeter.
Den går ut på att övervaka hur dubbelstjärnornas banor runt varandra – som syns genom deras stjärnförmörkelser – förändras över långa tidsperioder.
Om det finns en variation i deras (normalt förutsägbara) förmörkelsemönster som inte kan förklaras av allmän relativitetsteori eller stjärninteraktioner, betyder det att ett tredje himlakropp kan påverka stjärnornas banor – och den himlakroppen kan vara en planet.
Resultaten baseras på data från NASA:s Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), ett rymdteleskop som sköts upp 2018 med uppdraget att söka efter exoplaneter.
”Jag är entusiastisk över potentialen för hur många planeter vi skulle kunna hitta med den här metoden”, säger Scientia A/Prof. Ben Montet, astronom och seniorförfattare till studien. ”Jag hade inte förväntat mig att redan nu hitta 27 stycken från pilotstudien.
Nu får vi börja det riktigt roliga projektet att ta reda på vilka som är riktiga planeter.”
En konstnärs tolkning av två planeter som kretsar kring ett dubbelstjärnesystem. Bild: NASA/JPL-Caltech/T. Pyle.
Ett nytt sätt att hitta planeter
Nästan alla planeter har upptäckts med ”transitmetoden”, vilket innebär att en planet passerar framför sin stjärna och skapar en mini-förmörkelse.
Denna förmörkelse orsakar en nedgång i stjärnljussignalen som skickas till jorden, vilket tyder på att det kan finnas en planet som kretsar där.
Men transitmetoden begränsar oss till att endast upptäcka planeter som passerar mellan jorden och sin stjärna. Om en planet kretsar kring sin stjärna (eller stjärnor, i detta fall) i en oregelbunden bana, eller en bana som inte ligger i vår direkta siktlinje, kan den undgå vår upptäckt.
”Vi missar en stor del av strukturen i dessa system”, säger docent Montet.
Den nya metoden hjälper astronomer att upptäcka planeter som dessa, som vi annars kanske hade missat – vilket bidrar till att bygga upp vår kunskap om vilka typer av miljöer som kan stödja planetutveckling.
Transitmetoden – där en planet passerar framför sin stjärna ur vårt perspektiv och orsakar en mini-förmörkelse – är hur de flesta planeter har upptäckts. Källa: UNSW Media.
”Med den här metoden har vi hittills 27 starka planetkandidater i miljöer som är helt olik vårt eget solsystem”, säger Thornton, som gjorde dessa upptäckter bara ett år in i sin doktorandutbildning.
”Genom att lära oss mer om olika typer av planeter kan vi bättre förstå hur planeter bildas och utvecklas, särskilt i dessa komplexa miljöer med två stjärnor.”
Planeterna kallas för närvarande ”kandidater”, eftersom teamet behöver bekräfta eller avfärda deras status som planeter med hjälp av en ytterligare observationsmetod.
Thornton har påbörjat arbetet med denna process och hoppas kunna ha en uppföljningsartikel klar inom det närmaste året.
Våra cirkumbinära grannar
Planetkandidaterna sträcker sig från objekt som kan vara så små som Neptunus massa till 10 gånger så stora som Jupiters massa.
Den närmaste ligger cirka 650 ljusår från jorden, och den längst bort cirka 18 000 ljusår bort. För att sätta detta i perspektiv är ett ljusår 9,4 biljoner kilometer.
”Kandidaterna är utspridda över både vår södra och norra himmel”, säger adjungerad professor Montet.
Metoden med apsidalprecession hjälper astronomer att upptäcka planeter som transiteringsmetoden kanske har missat – till exempel planeter med en oregelbunden bana som inte korsar sin stjärnas (eller stjärnors) bana ur vårt perspektiv. Källa: UNSW Media.
”Det innebär att när som helst på året, oavsett när du tittar, finns minst ett av dessa stjärnsystem där ute som du kan se – så länge du har ett teleskop.”
Även om kandidaterna sträcker sig över enorma avstånd är de fortfarande relativt nära vårt ”grannskap” i Vintergatan – även om vår lista över grannar med planeter kring dubbelstjärnor snart kan komma att växa.
”Vi hittade 27 planetkandidater bland 1 590 dubbelstjärnesystem, vilket innebär att nästan 2 % av dubbelstjärnesystemen potentiellt kan hysa planeter”, säger docent Montet.
”Det innebär att det potentiellt kan finnas tusentals, eller tiotusentals, möjliga planeter att upptäcka med data från Vera C. Rubin Observatory:s nya tioåriga himmelsundersökning, Legacy Survey of Space and Time.
”Så det är ett riktigt spännande första steg – och det visar också att det kommer att finnas mycket arbete att göra under de närmaste åren.”
Lära sig om andra världar
De flesta planeter vi känner till i universum finns i enkelsstjärniga system, som vårt solsystem.
Men kosmiskt sett är system som vårt i minoritet: mer än hälften av stjärnorna i universum finns i dubbel- eller flerstjärniga system.
”Vi har målat halva bilden, och den andra halvan av duken är helt tom”, säger docent Montet.
Astronomer har fortfarande många frågor om planetbildning i dessa system – och denna nya metod för att leta efter planeter kan hjälpa till att fylla några av dessa kunskapsluckor.
”Vi kan börja ställa frågor som hur vanliga dessa planeter är totalt sett och om de skulle kunna vara beboeliga”, säger docent Montet.
”Om planeter som kretsar kring dubbelstjärnor visar sig vara beboeliga, betyder det att liv kan finnas var som helst. Liv kan finnas överallt. De enorma siffrorna är verkligen spännande.”
Thornton säger att sökandet efter andra planeter kan hjälpa oss att lära oss mer om vår egen plats i universum.
”Att förstå mångfalden hos andra världar där ute är det första steget för att förstå om det finns någon annan där ute. Om vi är ensamma eller inte”, säger hon.
”Det är vad mycket av detta handlar om. Vi vill bara förstå varifrån vi kommer, hur vår plats ser ut i universum och vad mer som finns där ute.”
Från stjärnskådare till rymdutforskare
Thornton tillbringade en stor del av sin barndom på familjens campingresor, där hon tittade upp mot natthimlen.
Hon ser tillbaka på dessa stunder som avgörande för hennes framtid inom astronomin.
”Jag var alltid ute under stjärnorna och hade alltid frågor som mina föräldrar inte kunde svara på”, säger Thornton. ”Så jag ville kunna svara på dem.”
Nu, många år och besvarade frågor senare, har astronomin blivit en passion som hon kan ägna sig åt som yrke.
”Min handledare, Ben, pratar ofta om det där ögonblicket inom astronomin när man är den enda personen i världen som har sett bevis på något spännande”, säger Thornton.
”När det första systemet jag tittade på visade tydliga tecken på att dessa stjärnor precesserade, och vi kunde utesluta alla andra orsaker till detta, satt vi kvar med dessa diagram och siffror som tyder på att vi kanske just hade hittat en planet.
”Under en kort stund var vi de enda människorna på jorden som kände till det. Det var en väldigt spännande känsla – och det är en fantastisk del av att arbeta inom astronomin.”
Svar på nya galaktiska frågor
Under de närmaste månaderna kommer Thornton att studera spektra från dessa dubbelstjärnor – det vill säga ljuset som utgör dessa stjärnor – med hjälp av Anglo-Australian Telescope i Coonabarabran. Teleskopet har ett fjärrstyrt observationsrum som är tillgängligt från UNSW Sydneys campus.
Teamet kommer också att samarbeta med forskare i USA, Storbritannien och Kina senare i år för att lära sig mer om de kandidater som är synliga från norra halvklotet.
Att studera spektra kan hjälpa teamet att utesluta om de kroppar de upptäckt kan vara objekt med högre massa, som stjärnor, bruna dvärgar, vita dvärgar eller till och med svarta hål.
Om inget annat kan förklara objekten kan de bekräftas som planeter.
Under tiden planerar teamet också att tillämpa samma metod för att söka efter planeter på större urval och köra simuleringar för att bättre förstå hur planetkandidaterna bildades och hur de kan utvecklas över tid.
”Jag blev förvånad över hur effektiv metoden var och hur svaga signaler vi kunde fånga upp med hjälp av TESS-data”, säger Thornton. ”Det finns goda utsikter att denna metod potentiellt kan hjälpa oss att hitta objekt som är så små som jorden.
”Jag ser fram emot vad som kommer härnäst med detta projekt. Universum är mycket mer komplext än vad vi direkt kan se, och det kan finnas många fler av dessa verkliga Tatooines där ute.”
Publikationsuppgifter
Margo Thornton et al, Detection of 27 Candidate Circumbinary Planets Through Apsidal Precession of Eclipsing Binaries Observed by TESS, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (2026). DOI: 10.1093/mnras/stag515
