Het is de laatste tijd een spannende tijd geweest op het gebied van exoplaneetstudies! Afgelopen zomer kondigden onderzoekers van de European Southern Observatory (ESO) de ontdekking aan van een aarde-achtige planeet (Proxima b) in het sterrenstelsel dat het dichtst bij het onze ligt. En slechts zes maanden geleden kondigde een internationaal team van astronomen de ontdekking aan van zeven rotsachtige planeten die in een baan om de nabije ster TRAPPIST-1 cirkelen.
Maar in wat de meest bemoedigende ontdekking zou kunnen zijn voor diegenen die een bewoonbare planeet buiten de aarde hopen te vinden, heeft een internationaal team van astronomen zojuist de ontdekking van vier exoplaneetkandidaten in het tau Ceti-systeem aangekondigd. Afgezien van het feit dat het dicht bij het zonnestelsel is - slechts 12 lichtjaar verwijderd - is deze vondst ook bemoedigend omdat de planeetkandidaten om een ster draaien die heel erg op de onze lijkt!
De studie die deze bevindingen beschrijft - "Kleurverschil maakt een verschil: vier planeetkandidaten rond tau Ceti" - verscheen onlangs online en is geaccepteerd voor publicatie in de Astrophysical Journal. Onder leiding van onderzoekers van het Center for Astrophysics Research (CAR) van de University of Hertfordshire, analyseerde het team tau Ceti met behulp van een ruisonderdrukkend model om de aanwezigheid van vier aardachtige planeten te bepalen.
Deze ontdekking werd mogelijk gemaakt dankzij voortdurende verbeteringen in instrumentatie, observatie en gegevensuitwisseling, waardoor onderzoeken met een steeds toenemende gevoeligheid mogelijk worden. Zoals Steven Vogt, een professor in astronomie en astrofysica aan UC Santa Cruz en een coauteur op papier, zei in een UCSC-persbericht:
“We zijn nu eindelijk een drempel over waar we, door zeer geavanceerde modellering van grote gecombineerde datasets van meerdere onafhankelijke waarnemers, het geluid kunnen ontrafelen als gevolg van stellaire oppervlakteactiviteit van de zeer kleine signalen die worden gegenereerd door de zwaartekrachtsleepboten van planeten ter grootte van een aarde . '
Dit is de laatste in een lange reeks onderzoeken van tau Ceti, die al tientallen jaren interessant is voor astronomen. Tegen 1988 werden verschillende radiale snelheidsmetingen uitgevoerd van het zonnestelsel, waardoor de mogelijkheid van massieve planeten op Jupiter-achtige afstanden werd uitgesloten. In 2012 presenteerden astronomen van UC Santa Barabara een studie die erop wees dat tau Ceti in een baan rond vijf exoplaneten zou kunnen draaien, waarvan er twee zich in de bewoonbare zone van de ster bevonden.
Het team achter die studie bestond uit verschillende leden die deze nieuwste studie hebben gemaakt. Hoofdauteur Mikko Tuomi (University of Hertfordshire, co-auteur van de meest recente) leidde destijds een poging om betere data-analysetechnieken te ontwikkelen en gebruikte deze ster als benchmark. Zoals Tuomi uitlegde, konden ze dankzij deze inspanningen twee van de signalen uitsluiten die eerder als planeten waren geïdentificeerd:
'We bedachten een ingenieuze manier om het verschil te zien tussen signalen die worden veroorzaakt door planeten en signalen die worden veroorzaakt door de activiteit van de ster. We realiseerden ons dat we konden zien hoe de activiteit van sterren verschilde op verschillende golflengten en die informatie konden gebruiken om deze activiteit te scheiden van signalen van planeten. "
Omwille van deze laatste studie - die werd geleid door Fabo Feng, een lid van de CAR - vertrouwde het team op gegevens van de High Accuracy Radial velocity Planet Searcher (HARPS) -spectrograaf van de ESO-sterrenwacht op La Silla in Chili en de Hoge resolutie Echelle Spectrometer (HIRES) -instrument bij het WM Keck Observatorium in Mauna Kea, Hawaii.
Hieruit konden ze een model maken dat 'golflengte-afhankelijke ruis' uit radiale snelheidsmetingen verwijderde. Nadat ze dit model hadden toegepast op metingen van tau Ceti, konden ze metingen verkrijgen die gevoelig genoeg waren om variaties in de beweging van de ster zo klein als 30 cm per seconde te detecteren. Uiteindelijk concludeerden ze dat tau Ceti een systeem heeft van niet meer dan vier exoplaneten.
Zoals Tuomi aangaf, kunnen astronomen na verschillende onderzoeken en pogingen om externe ruis te elimineren eindelijk een duidelijk beeld krijgen van hoeveel planeten tau Ceti heeft en van welk type. "Het maakt niet uit hoe we naar de ster kijken, er lijken tenminste vier rotsachtige planeten rond de ster te zijn", zei hij. “We leren langzaam het verschil te zien tussen wiebels veroorzaakt door planeten en die veroorzaakt door een stellair actief oppervlak. Hierdoor konden we in wezen het bestaan van de twee buitenste, mogelijk bewoonbare planeten in het systeem verifiëren. ”
Ze schatten verder uit hun verfijnde metingen dat deze planeten massa's hebben variërend van vier aardmassa's (ook bekend als "superaarde") tot zo laag als 1,7 aardmassa's, waardoor ze een van de kleinste planeten zijn die ooit zijn gedetecteerd rond een nabijgelegen zonachtige ster . Maar het meest opwindende van alles is het feit dat twee van deze planeten (tau Ceti e en f) zich in de bewoonbare zone van de ster bevinden.
De reden hiervoor is dat tau Ceti een G-type (gele dwerg) ster is, waardoor het lijkt op onze eigen zon - ongeveer 0,78 keer zo massief en half zo helder. Veel recent ontdekte exoplaneten daarentegen - zoals Proxima b en de zeven planeten van TRAPPIST-1 - draaien allemaal rond het M-type (rode dwerg) sterren. In vergelijking met onze zon zijn deze sterren variabel en onstabiel, waardoor hun kansen om de atmosfeer van hun respectieve planeten te verwijderen groter worden.
Bovendien, aangezien rode dwergen veel zwakker zijn dan onze zon, zou een rotsachtige planeet heel dicht om hen heen moeten cirkelen om binnen hun bewoonbare zones te zijn. Op dit soort afstand zou de planeet waarschijnlijk netjes op slot zijn, wat betekent dat één kant constant naar de zon gericht zou zijn. Ook dit maakt de kans op leven op zo'n planeet behoorlijk klein.
Daarom hebben astronomen ernaar uitgekeken om meer exoplaneten rond sterren te vinden die qua grootte, massa en helderheid dichter bij de onze liggen. Maar voordat iemand te opgewonden raakt, is het belangrijk op te merken dat deze werelden Super-Earths zijn - met tot vier keer de massa van de aarde. Dit betekent dat (afhankelijk van hun dichtheid) elk leven dat op deze planeten zou kunnen ontstaan, onderhevig zou zijn aan een aanzienlijk verhoogde zwaartekracht.
Bovendien omringt een enorme puinschijf de ster, wat betekent dat deze buitenste planeten waarschijnlijk intensief worden beschoten door asteroïden en kometen. Dit voorspelt niet bepaald veel goeds voor het potentiële leven op deze planeten! Toch is deze studie zeer bemoedigend en om een aantal redenen. Afgezien van het vinden van sterk bewijs van exoplaneten rond een zonachtige ster, zijn de metingen die tot hun detectie hebben geleid tot nu toe het meest gevoelig.
In de mate dat hun methoden verbeteren, zouden onderzoekers in een mum van tijd de limiet van 10 centimeter per seconde moeten bereiken. Dit is het gevoeligheidsniveau dat vereist is voor het detecteren van aardanalogen - ook bekend als. de koperen ring voor exoplanetenjagers. Zoals Feng aangaf:
"Onze detectie van zulke zwakke wiebels is een mijlpaal in de zoektocht naar analogen van de aarde en het begrip van de bewoonbaarheid van de aarde door vergelijking met deze analogen. We hebben nieuwe methoden geïntroduceerd om de ruis in de gegevens te verwijderen om de zwakke planetaire signalen te onthullen. ”
Denk er aan! In een mum van tijd zouden exoplanetenjagers een overvloed aan planeten kunnen vinden die niet alleen qua grootte en massa heel dicht bij de aarde staan, maar ook in een baan rond hun sterren bewoonbare zones. Op dat moment zullen wetenschappers beslist vage termen als "potentieel bewoonbaar" en "aarde-achtig" weglaten en met vertrouwen termen als "aarde-analoog" gaan gebruiken. Geen dubbelzinnigheid meer, alleen de vaste overtuiging dat de aarde niet uniek is!
Met naar schatting 100 miljard planeten alleen al in onze melkweg, zullen we hier zeker verschillende aardes vinden. Je kunt alleen maar hopen dat ze een complex leven als dat van ons hebben veroorzaakt en dat ze in de stemming zijn om te kletsen!
