Solen hade en tvilling

Solen växte upp med en närmast identisk stjärna. Så lyder två forskares banbrytande nya teori, som kanske kan ge en slutgiltig förklaring till varför yttre solsystemets ser ut som det gör – och kanske till och med avslöja ursprunget till Planet 9, som astronomer har letat efter i över 100 år.

Solen växte upp med en närmast identisk stjärna. Så lyder två forskares banbrytande nya teori, som kanske kan ge en slutgiltig förklaring till varför yttre solsystemets ser ut som det gör – och kanske till och med avslöja ursprunget till Planet 9, som astronomer har letat efter i över 100 år.

Ken Ikeda Madsen/Shutterstock

Solen är en ensam stjärna. Dess närmaste granne befinner sig över 40 000 miljarder kilometer bort.

Så har det dock inte alltid varit. För 4,6 miljarder år sedan skapades solen i en tätt packad stjärnhop. Rymden mellan de nyfödda stjärnorna var full av damm, gas, kometer och asteroider – och kanske till och med planeter.

Den unga solen och de övriga stjärnorna, som astronomer kallar solens ”syskon”, drog och slet i de mindre himlakropparna med sin gravitation. Under miljontals år föll alla himlakropparna till ro i olika stjärnsystem. Så gick det till när vårt solsystem fick sina himlakroppar, åtminstone enligt den rådande teorin.

Orionnebulosan är ett enormt moln av damm och gaser där stjärnor föds – ungefär som stjärnhopen där solen föddes, men som forskarna ännu inte har kunnat lokalisera.

© STScI/ESA/NASA

Den lämnar dock efter sig två mysterier. Det första är den så kallade Planet 9, som enligt beräkningar kretsar i solsystemets yttersta delar, men som aldrig har observerats. Det andra är Oorts kometmoln, en sfär bestående av 100 miljarder små himlakroppar som omger solsystemet.

Solens gravitation var knappast stark nog att attrahera Planet 9 och alla asteroiderna och kometerna i Oorts kometmoln från stjärnhopen där den föddes.

Därför lanserar två amerikanska forskare nu en uppseendeväckande förklaring: solen hade en tvilling.

Nu börjar jakten på bevis.

Mystiskt ismoln förundrar forskarna

Vårt solsystem bildades efter det att ett moln av damm och gaser kollapsade. I mitten blev trycket så högt att väteatomer började fusionera och skapa helium – och därmed föddes solen. Runt solen plattades resten av materien till och bildade en roterande skiva.

Dammet och gaserna i skivan samlades i både större och mindre klumpar, varefter de största med tiden blev till de planeter vi känner till i dag.

När planeterna bildades samlades asteroiderna i asteroidbältet mellan Mars och Jupiter och kometerna i Kuiperbältet bortom de yttre planeterna.

Ännu längre ut, i solsystemets absoluta utkant, samlades Oorts kometmoln, en svärm av 100 miljarder isplaneter, asteroider och kometer.

Molnet börjar 2 000 gånger längre bort från solen än vad vi befinner oss. Som jämförelse kretsar Neptunus, den mest avlägsna av de åtta planeterna, 30 gånger längre bort.

Från 5 000 ända ut till 100 000 gånger längre bort från solen framträder Oorts kometmoln som en sfär som omger solsystemet.

Oorts kometmoln, som består av isplaneter, asteroider och kometer, omger hela solsystemet.

© Mikkel Juul Jensen/SPL

Oorts kometmoln är solsystemets största gåta, detta av två skäl. För det första kan de allra flesta isplaneterna i molnet enligt modellernas beräkningar inte komma från det unga solsystemets inre delar.

För det andra, om solen verkligen drog till sig isplaneterna från en av de andra stjärnorna i hopen där den föddes borde molnet bestå av färre himlakroppar och inte vara sfäriskt.

Nu tror sig astrofysikerna Amir Siraj och Abraham Loeb vid Harvard University i USA ha fförklaringen. De menar att solen hade en tvilling som den hade sällskap med under de första 100 miljoner åren av stjärnornas liv.

Sådana stjärnpar är faktiskt inte sällsynta. Ungefär hälften av de solliknande stjärnorna i Vintergatan kretsar parvis runt varandra i så kallade dubbelstjärnsystem.

Om Siraj och Loeb har rätt kan det förklara Oorts kometmolns omfattning och sfäriska form. Tillsammans hade tvillingarna ett tillräckligt starkt gravitationsfält för att dra till sig Oorts kometmolns många himlakroppar – och från många olika håll, så att molnet blev sfäriskt i stället för att samlas som en skiva.

Om solen verkligen hade en tvilling har forskarna inte bara fått ett svar på hur Oorts kometmoln bildades, utan också en eventuell förklaring till solsystemets allra mest mystiska objekt: Planet 9.

Gemensam gravitation fångar planet

I över ett århundrade har astronomerna diskuterat om solsystemet inte har en till planet. Eftersom den aldrig har observerats direkt har den bara kallats Planet 9. Enligt beräkningarna bör denna planet finnas någonstans i yttre solsystemet.

Där kretsar bland annat den stora asteroiden Sedna runt solen i en skev bana, som bäst kan förklaras om yttre solsystemet har en planet med en massa som är tio gånger större än jordens.

Liksom i fallet med Oorts kometmoln kan astronomerna inte med traditionella teorier förklara hur Planet 9 skulle ha kommit till solsystemet.

Tidigare har astronomer föreslagit att Planet 9 bildades i inre solsystemet och sedan slungades ut av Jupiters gravitation, men det förklarar inte hur det kommer sig att planeten befinner sig 15 gånger längre bort än Neptunus.

Det gör dock den nya teorin om solen och dess tvilling.

De två stjärnorna kretsade kring varandra på ett avstånd av 1 000–1 500 gånger avståndet mellan jorden och solen runt en gemensam tyngdpunkt mitt emellan stjärnorna.

Den gemensamma tyngdpunkten attraherade Planet 9 och en svärm av mindre dvärgplaneter från andra stjärnor i den hop där solen föddes.

När en tredje stjärna 100 miljoner år senare passerade förbi, drogs tvillingen med av den vandrande stjärnans gravitation, medan Planet 9 blev kvar i solsystemet.

Siraj och Loeb bedömer att detta scenario är 20 gånger mer sannolikt än att solen fångade in Planet 9 på egen hand.

Det första steget mot att bevisa eller avfärda teorin om solens tvilling blir att hitta Planet 9. I det sammanhanget kommer det nya teleskopet Vera C. Rubin Observatory i Chile att fylla en viktig funktion när det är klart år 2022.

Vera C. Rubin, som har en huvudspegel på 8,4 meter, har även världens största digitalkamera med 3 200 megapixlar, som täcker ett synfält motsvarande 40 fullmånar. Det innebär att Vera C. Rubin kommer att kunna skanna av hela södra himlavalvet på bara tre nätter.

Teleskopet kan upptäcka avlägset belägna och svagt lysande himlakroppar som rör sig över himlen. Kanske blir den förutsagda Planet 9 en av dem.

Mellan åren 2022 och 2032 ska Vera C. Rubin-teleskopet i Chile kartlägga mängder av himlakroppar i solsystemet, bland annat dvärgplaneter, asteroider och kometer.

© Rubin Observatory/NSF/AURA

Om Vera C. Rubin upptäcker den stora planeten i en skev bana kan det tyda på att den inte kommer från solsystemet, utan i stället drogs hit av solen och dess tvilling. Astronomerna kommer samtidigt att försöka observera dvärgplaneter i liknande banor, vilket tvillingteorin också förutsäger.

Och forskarna kommer inte att sluta om de hittar spår efter solens tvilling. De kommer att försöka spåra alla solens syskon.

Tvilling kan ha gett liv

Solens försvunna tvilling lägger ett nytt kapitel till astronomernas teori om den täta hop där vår stjärna bildades.

Forskarna har länge försökt ta reda på vad som hände med solen och dess många syskon efter deras födelse.

År 2009 började Simon Portegies Zwart vid Universiteit Leiden i Nederländerna simulera förhållandena i den unga stjärnhopen. Han kom fram till att hopen innehöll omkring 3 500 unga stjärnor av olika storlekar och räknade sedan på hur hopen har spridits i galaxen.

Under de senaste 4,6 miljarder åren har stjärnorna roterat runt Vintergatans mitt över 20 gånger. Rotationen har fördelat dem i en båge som går halvvägs genom galaxen.

Solens tvilling kan befinna sig var som helst i den där bågen, men minst hundra av solens syskon befinner sig fortfarande inom ett avstånd av några hundra ljusår.

Det är nära nog för att rymdteleskopet Gaia med hög precision ska kunna kartlägga deras rörelser.

Gaiateleskopet observerar stjärnor som kan vara solens så kallade syskon, eftersom de har bildats i samma stjärnhop.

© C. Carreau/ESA

När en stjärnas rörelse mäts kan man följa rörelsen bakåt och komma fram till dess ursprungliga position.

På senare år har astronomerna använt Gaias observationer för att leta efter stjärnor som fötts i samma del av Vintergatan som solen. Nu har de troligen hittat två av solens syskon, stjärnorna med de lite krångliga namnen HD 162826 och HD 186302.

Stora teleskop på jorden har mätt ljusspektrum från de båda stjärnorna, vilket gör det möjligt att bedöma deras ålder och kemiska sammansättning.

Astronomerna letar nu efter solens syskon i Vintergatan för att kunna visa att tusentals stjärnor föddes tillsammans med solen i en tätt packad hop, där den unga solen kan ha haft en tvilling. De två första syskonen har hittats.

© Ken Ikeda Madsen/Shutterstock

Solens syskon sprider ut sig

Vintergatans rotation gör att stjärnhopen där solen föddes (till vänster) har spridits ut, så att stjärnorna har fördelats i en båge som går genom halva galaxen (till höger). Solens tvilling kan i dag befinna sig var som helst i bågen.

© Ken Ikeda Madsen/Shutterstock

Teleskop spårar syskon

Teleskopet Gaia kartlägger 1,3 miljarder stjärnors rörelser. Med dessa data kan astronomerna räkna på individuella stjärnors rörelser bakåt i tiden och på så vis hitta stjärnor från samma stjärnhop som solen.

© Ken Ikeda Madsen/Shutterstock

Syskon har samma kemi som solen

Stjärnorna HD 162826 och HD 186302 kommer från solens födelseplats. Ljusanalyser av stjärnorna visar på samma kemiska sammansättning som solen, bland annat andelen av ämnena barium och yttrium. Därför kallar forskarna de två stjärnorna solens syskon.

I båda fallen liknar de två syskonen solen på pricken.

Om man under kommande år hittar fler av solens syskon kommer astronomerna att få helt nya kunskaper om stjärnhopen där solen föddes.

Om tvillingteorin kan bekräftas har vi till och med skrivit ett viktigt kapitel i historien om hur livet på jorden uppstod. Tvillingens extra gravitation bidrog ju enligt teorin till att skapa Oorts kometmoln. Därifrån slungades en kometsvärm för miljontals år sedan in i inre solsystemet, där många av dem träffade jorden och försåg oss med en del av planetens vatten.

Då har vi kanske solens tvilling att tacka för vår existens.