Sinds de Kepler De ruimtetelescoop begon duizenden exoplaneten in ons sterrenstelsel te ontdekken, astronomen hebben reikhalzend uitgekeken naar de dag waarop missies van de volgende generatie worden ingezet. Deze omvatten de langverwachte James Webb Space Telescope, die gepland staat om in 2019 de ruimte in te gaan, maar ook de vele grondobservatoria die momenteel worden gebouwd.
Een daarvan is het Exoplanets in Transits en hun Atmospheres (ExTrA) -project, de nieuwste toevoeging aan de ESO-sterrenwacht op La Silla in Chili. Met behulp van de Transit-methode zal deze faciliteit vertrouwen op drie telescopen van 60 centimeter (23,6 inch) om te zoeken naar exoplaneten ter grootte van de aarde rond M-type (rode dwerg) sterren in de Melkweg. Deze week begon de faciliteit met het verzamelen van het eerste licht.
De Transit-methode (ook bekend als Transit-fotometrie) bestaat uit het bewaken van sterren voor periodieke helderheidsdalingen. Deze dalingen worden veroorzaakt doordat planeten ten opzichte van de waarnemer voor de ster passeren (ook wel transiter genoemd). In het verleden was het detecteren van planeten rond sterren van het M-type met behulp van deze methode een uitdaging, aangezien rode dwergen de kleinste en zwakste klasse van sterren in het bekende heelal zijn en het grootste deel van hun licht in de nabij-infrarode band uitstralen.
Deze sterren hebben echter ook bewezen een schatkamer te zijn als het gaat om rotsachtige, aardachtige exoplaneten. In de afgelopen jaren zijn rotsachtige planeten ontdekt rond sterren zoals Proxima Centauri en Ross 128, terwijl TRAPPIST-1 een systeem van zeven rotsachtige planeten had. Daarnaast zijn er onderzoeken geweest die hebben aangetoond dat potentieel bewoonbare, rotsachtige planeten zeer vaak voorkomen rond rode dwergsterren.
In tegenstelling tot andere faciliteiten is het ExTrA-project zeer geschikt voor het uitvoeren van onderzoeken naar planeten rond rode dwergen vanwege de ligging aan de rand van de Atacama-woestijn in Chili. Zoals Xavier Bonfils, de hoofdonderzoeker van het project, uitlegde:
“La Silla is geselecteerd als de thuisbasis van de telescopen vanwege de uitstekende atmosferische omstandigheden van de site. Het soort licht dat we waarnemen - bijna-infrarood - wordt heel gemakkelijk geabsorbeerd door de atmosfeer van de aarde, dus we hadden de droogste en donkerste omstandigheden nodig die mogelijk waren. La Silla past perfect bij onze specificaties.”
Bovendien zal de ExTrA-faciliteit vertrouwen op een nieuwe aanpak waarbij optische fotometrie wordt gecombineerd met spectroscopische informatie. Deze bestaat uit drie telescopen die licht van een doelster verzamelen en vier begeleidende sterren ter vergelijking. Dit licht wordt vervolgens door optische vezels in een spectrograaf met meerdere objecten gevoerd om het in veel verschillende golflengten te analyseren.
Deze aanpak verhoogt het niveau van haalbare precisie en helpt het verstorende effect van de atmosfeer van de aarde te verminderen, evenals de kans op fouten die worden veroorzaakt door instrumenten en detectoren. Naast het doel van het eenvoudigweg vinden van planeten die voor hun rode dwergsterren passeren, zullen de ExTrA-telescopen ook de planeten bestuderen die ze vinden om hun composities en hun atmosfeer te bepalen.
Kortom, het zal helpen bepalen of deze planeten wel of niet echt bewoonbaar kunnen zijn. Zoals Jose-Manuel Almenara, een lid van het ExTrA-team, uitlegde:
“Met ExTrA kunnen we ook enkele fundamentele vragen over planeten in ons sterrenstelsel beantwoorden. We hopen te onderzoeken hoe vaak deze planeten voorkomen, het gedrag van systemen met meerdere planeten en het soort omgevingen dat tot hun vorming leidt,”
Het potentieel om te zoeken naar extra-zonneplaneten rond rode dwergsterren is een enorme kans voor astronomen. Ze zijn niet alleen de meest voorkomende ster in het heelal, goed voor 70% van de sterren in ons sterrenstelsel alleen, ze hebben ook een lange levensduur. Terwijl sterren zoals onze zon een levensduur hebben van ongeveer 10 miljard jaar, kunnen rode dwergen tot 10 biljoen jaar in hun hoofdreeksfase blijven.
Om deze redenen zijn er mensen die denken dat M-type sterren onze beste keuze zijn om op lange termijn bewoonbare planeten te vinden. Tegelijkertijd zijn er onopgeloste vragen over de vraag of planeten die rond rode dwergsterren draaien al dan niet lang bewoonbaar kunnen blijven, vanwege hun variabiliteit en neiging tot opflakkeren. Maar nu ExTrA en andere instrumenten van de volgende generatie in gebruik worden genomen, kunnen astronomen deze brandende vragen wellicht beantwoorden.
Zoals Bonfils het opgewonden zei:
“Met de volgende generatie telescopen, zoals ESO's Extremely Large Telescope, kunnen we mogelijk de atmosfeer van exoplaneten die ExTra heeft gevonden, bestuderen om te proberen de levensvatbaarheid van deze werelden te beoordelen om het leven zoals wij het kennen te ondersteunen. De studie van exoplaneten brengt wat ooit sciencefiction was in de wereld van wetenschappelijk feit.”
ExTrA is een Frans project dat wordt gefinancierd door de European Research Council en de Franse Agence National de la Recherche en de telescopen zullen op afstand worden bediend vanuit Grenoble, Frankrijk. Zorg er ook voor dat je geniet van deze video waarin de ExTrA online gaat, met dank aan ESOcast:
