Op een afstand van 4,37 lichtjaar van de aarde is Alpha Centauri het dichtstbijzijnde zonnestelsel. Generaties lang hebben wetenschappers en speculatieve denkers nagedacht of het een planetair systeem zou kunnen hebben zoals onze eigen zon, en of daar ook leven kan bestaan of niet. Helaas zijn de recente pogingen om buiten ons zonnestelsel gelegen planeten in dit zonnestelsel te lokaliseren, mislukt, waarbij potentiële detecties later het resultaat zijn van artefacten in de gegevens.
Als reactie op deze mislukte inspanningen worden meerdere ambitieuzere projecten ontwikkeld om exoplaneten rond Alpha Centauri te vinden. Deze omvatten ruimtetelescopen met directe beeldvorming zoals Project Blue en de interstellaire missie die bekend staat als Breakthrough Starshot. Maar volgens een nieuwe studie onder leiding van onderzoekers van Yale University, kunnen bestaande gegevens worden gebruikt om de waarschijnlijkheid van planeten in dit systeem te bepalen (en zelfs welke soort).
Het onderzoek waarin hun bevindingen gedetailleerd werden beschreven, verscheen onlangs in The Astronomical Journalonder de titel "Planet Detectability in the Alpha Centauri System". De studie werd geleid door Lily Zhao, een afgestudeerde student van de Yale University en een fellow van de National Science Foundation (NSF), en was co-auteur van Debora Fischer, John Brewer en Matt Giguere van Yale en Bárbara Rojas-Ayala van de Universidad Andrés Bello in Chili.
Omwille van hun studie hebben Zhao en haar team overwogen waarom de pogingen om planeten te lokaliseren binnen het sterrenstelsel dat het dichtst bij ons ligt tot nu toe zijn mislukt. Dit is verrassend wanneer men bedenkt hoe, statistisch gezien, Alpha Centauri zeer waarschijnlijk een eigen systeem zal hebben. Zoals Prof. Fischer aangaf in een recent persbericht van Yale News:
“Het universum heeft ons verteld dat de meest voorkomende soorten planeten kleine planeten zijn, en ons onderzoek toont aan dat dit precies de planeten zijn die het meest in een baan rond Alpha Centauri A en B draaien ... Omdat Alpha Centauri zo dichtbij is, is dit onze eerste stop buiten ons zonnestelsel. Er zijn bijna zeker kleine, rotsachtige planeten rond Alpha Centauri A en B. "
Naast hoogleraar astronomie aan de Yale University, is Debora Fischer ook een van de leiders van de Yale Exoplanets Group. Als expert in haar vakgebied heeft Fischer decennia van haar leven gewijd aan het onderzoeken van exoplaneten en het zoeken naar analogen van de aarde buiten ons zonnestelsel. Met gedeeltelijke financiering verstrekt door NASA en de National Science Foundation, vertrouwde het team op bestaande gegevens die werden verzameld door enkele van de nieuwste exoplanetenjachtinstrumenten.
Deze omvatten CHIRON, een spectrograaf gemonteerd op het Small and Moderate Aperture Research Telescope System (SMARTS) van het Cerro Telolo Inter-American Observatory (CTIO) in Chili. Dit instrument is gebouwd door het team van Fischer en de verstrekte gegevens zijn gecombineerd met de High Accuracy Radial velocity Planet Searcher (HARPS) en de Ultraviolet en Visual Echelle Spectrograph (UVES) -instrumenten op de ESO's Very Large Telescope (VLT).
Met behulp van tien jaar aan gegevens die door deze instrumenten zijn verzameld, hebben Zhao en haar collega's vervolgens een rastersysteem voor het Alpha Centauri-systeem opgezet. In plaats van te zoeken naar tekenen van planeten die wel bestonden, gebruikten ze de gegevens om uit te sluiten welke soorten planeten daar niet konden bestaan. Zoals Zhao Space Magazine via e-mail vertelde:
“Deze studie was bijzonder omdat het bestaande gegevens van het Alpha Centauri-systeem gebruikte om geen planeten te vinden, maar om te karakteriseren welke planeten niet konden bestaan. Door dit te doen, heeft het meer informatie over het systeem als geheel teruggegeven en een leidraad gegeven voor toekomstige observaties van dit unieke charismatische systeem.
Daarnaast analyseerde het team de chemische samenstelling van de sterren in het Alpha Centauri-systeem om meer te weten te komen over het soort materiaal dat beschikbaar zou zijn om planeten te vormen. Op basis van de verschillende waarden die werden verkregen door observatiecampagnes die werden uitgevoerd door verschillende telescopen op de drie sterren van Alpha Centauri (Alpha, Beta en Proxima), konden ze beperkingen opleggen aan wat voor soort planeten daar zouden kunnen bestaan.
"We ontdekten dat bestaande gegevens planeten in de bewoonbare zone boven 53 aardmassa's voor alpha Centauri A, 8,4 aardmassa's voor Alpha Centauri B en 0,47 aardmassa's voor Proxima Centauri uitsluiten," zei Zhao. "Wat betreft de chemische samenstellingen, we ontdekten dat de verhoudingen van koolstof / zuurstof en magnesium / silicium voor Alpha Centauri A en B vrij gelijkaardig zijn aan die van de zon."
Kortom, de resultaten van hun onderzoek sloten de mogelijkheid van gasreuzen van Jupiter in het Alpha Centauri-systeem effectief uit. Voor Alpha Centauri A ontdekten ze verder dat er planeten konden bestaan die kleiner waren dan 50 aardmassa's, terwijl Alpha Centauri B misschien planeten had die kleiner waren dan 8 aardmassa's. Voor Proxima Centauri, waarvan we weten dat het ten minste één aarde-achtige planeet heeft, hebben ze vastgesteld dat er misschien meer zijn dan minder dan de helft van de massa van de aarde.
Deze studie biedt niet alleen hoop voor exoplaneetjagers, maar brengt ook enkele nogal interessante implicaties met zich mee voor de bewoonbaarheid van de planeet. Kortom, de aanwezigheid van rotsachtige planeten in het systeem is bemoedigend; maar zonder gasreuzen kan een belangrijk ingrediënt ontbreken om ervoor te zorgen dat planeten bewoonbaar blijven.
"[N] ot alleen konden er nog steeds bewoonbare, aardse massa planeten rond onze naaste stellaire buren zijn, maar er zijn ook geen gasreuzen die het voortbestaan van deze potentieel bewoonbare, rotsachtige planeten in gevaar zouden kunnen brengen", zei Zhao. "Bovendien, als deze planeten wel bestaan, zullen ze waarschijnlijk vergelijkbare composities hebben als onze eigen aarde, gezien de gelijkenis in Alpha Cen A / B en onze geliefde zon."
Op dit moment zijn er geen instrumenten die het bestaan van exoplaneten in Alpha Centauri hebben kunnen bevestigen. Maar zoals Zhao aangaf, zijn zij en haar teamgenoten optimistisch dat toekomstige onderzoeken de nodige gevoeligheid zullen hebben om het te doen:
"In deze maand zijn er verschillende instrumenten van de volgende generatie in gebruik genomen die de precisie beloven die nodig is om deze mogelijke planeten in de nabije toekomst te ontdekken, en deze analyse heeft aangetoond dat het zeker de moeite waard is om te blijven zoeken!"
Deze omvatten de door ESO gebouwde Echelle SPectrograph voor Rocky Exoplanet en Stable Spectroscopic Observations (ESPRESSO) - die onlangs werd geïnstalleerd bij de Paranal Observatory - en de EXtreme PREcision Spectrometer (EXPRES) gebouwd aan de Yale University. Dit laatste instrument voert momenteel een observatierun uit bij het Lowell Observatory in Arizona, waaraan Zhao deelneemt.
"Deze instrumenten beloven een precisie tot 10-30 cm / s en zouden veel meer kleinere en verder weg gelegen planeten moeten kunnen detecteren, zoals bewoonbare planeten rond de Centauri-sterren," zei Zhao. "Het gezichtsveld van deze twee instrumenten is enigszins verschillend (ESPRESSO heeft het zuidelijk halfrond, waar Alpha Centauri is, terwijl EXPRES het noordelijk halfrond bestrijkt, bijvoorbeeld waar de Kepler en veel van de K2-velden zijn)."
Met nieuwe instrumenten tot hun beschikking en methoden zoals die van Zhao en haar team, zal het dichtstbijzijnde zonnestelsel de komende jaren zeker een ware schatkamer worden voor astronomen en exoplanetenjagers. En alles wat we daar aantreffen, zal zeker doelwit worden voor directe studies door groepen als Project Blue en Breakthrough Starshot. Als ET ernaast woont, zullen we er snel van horen!
