Waarom duurde het zo lang om Proxima b te vinden?

In de afgelopen twee decennia hebben astronomen meer dan 3.200 exoplaneten of planeten buiten ons zonnestelsel ontdekt. Ze hebben gasreuzen gevonden; rotsachtige, aardachtige planeten; en "Tatooine" -achtige planeten met twee zonnen. Ze hebben buitenaardse werelden ontdekt tot 13.000 lichtjaar verwijderd van de aarde. Maar tot nu toe hadden wetenschappers een aardachtige, mogelijk zelfs bewoonbare planeet gemist die, althans kosmisch gesproken, vlak onder onze neus zat.

Astronomen hebben vandaag (24 augustus) aangekondigd dat ze een buitenaardse planeet hebben ontdekt die rond een baan rond Proxima Centauri draait, een rode dwerg op iets meer dan 4 lichtjaar afstand die de dichtstbijzijnde ster is voor de zon. Dus waarom duurde het zo lang wetenschappers om ons aan onze buurman voor te stellen?

Het is niet omdat ze het niet probeerden. [Proxima b: Dichtstbijzijnde Earth-Like Planet-ontdekking in afbeeldingen]

"Ik was precies op zoek naar dit," zei Michael Endl, een astronoom bij het McDonald Observatorium aan de Universiteit van Texas in Austin.

Endl, die deel uitmaakte van het ontdekkingsteam, leidde eerder in het begin van de jaren 2000 een zevenjarige campagne om te zoeken naar planeten met vergelijkbare massa's naar de aarde in de zogenaamde bewoonbare zone rond Proxima Centauri met behulp van de European Southern Observatory's (ESO) Very Large Telescoop in Chili. Toen vond hij niets.

"We hadden alles van twee tot drie aardmassa's in de bewoonbare zone kunnen vinden", vertelde Endl aan ProfoundSpace.org. De nieuw ontdekte buitenaardse planeet - op slechts 1,3 aardmassa - vloog recht onder zijn radar (of telescoop).

Als de dichtstbijzijnde ster aan de zon leek Proxima Centauri een goede plek om exoplaneten te zoeken, waarvan wetenschappers nu weten dat ze overvloedig aanwezig zijn. Maar tot nu toe waren campagnes zoals Endl's met lege handen verschenen.

De nieuwe planeet, bekend als Proxima b, was zo ongrijpbaar omdat het een relatief kleine wereld is die een kleine ster omgeeft - een die te zwak is om vanaf de aarde te worden gezien met het blote oog. Het vinden van deze buitenaardse wereld vereiste een speciale, intensieve campagne om zijn zeer zwakke signaal te detecteren.

"Tien jaar lang hadden we het technische vermogen om deze planeet te detecteren," zei Guillem Anglada-Escudé, een astronoom aan de Queen Mary University van Londen die het ontdekkingsteam leidde. "Het is hier geen kwestie van verfijning of technologie."

Een beetje wiebelen

Planeten kunnen een zwaartekrachtsleep op hun bovenliggende ster uitoefenen terwijl ze in een baan ronddraaien, waardoor de ster rond een zwaartepunt schommelt. Astronomen kunnen deze schommeling meten vanwege een fenomeen dat bekend staat als het Doppler-effect, dat de verandering in frequentie van een golf beschrijft wanneer de bron naar een waarnemer beweegt of ervan af beweegt.

Politie radar snelheid guns gebruiken dit effect om te detecteren hoe snel een auto beweegt. Astronomen kunnen iets soortgelijks doen door hun telescopen te richten om het licht van een ster te meten, legde Endl uit. Wanneer een ster op ons af beweegt, verschijnt zijn licht in de richting van het blauwe uiteinde van het spectrum en wanneer het van ons af beweegt, verschijnt het licht rood verschoven.

Zelfs een planeet zo klein als Proxima b doet zijn moederster zo flauw slingeren. Maar de kleine verandering in de snelheid van de ster ligt dicht bij de limiet van wat kan worden gedetecteerd met de astronomische instrumenten van vandaag.

Proxima b draait om zijn 11.2 Aardse dagen om zijn moederster. Tijdens die cyclus wiebelt Proxima Centauri dienovereenkomstig, en beweegt in de richting van de aarde met ongeveer 3 mph (5 km / h) - wat ongeveer de snelheid is die de meeste mensen lopen - en dan weg van de aarde met dezelfde snelheid.

Anglada-Escudéhad zag het vage signaal van deze 11-daagse cyclus tijdens een vorige campagne om Proxima Centauri in 2013 te observeren.

Maar in die tijd waren de gegevens niet overtuigend genoeg om te zeggen dat Proxima Centauri een planeet had. Over het algemeen is er veel andere ruis in dit soort gegevens, zei Endl. Het signaal kan bijvoorbeeld afkomstig zijn van de ster zelf, die behoorlijk actief is en frequente fakkels ervaart. [Alien World 'Proxima b' Around Nearest Star Kon op aarde lijken (Video)

'Pale red dot'

Om deze mogelijkheden uit te sluiten, lanceerde Anglada-Escudéthen een systematische zoekactie waarbij 30 andere wetenschappers betrokken waren, de "Pale Red Dot" -campagne. De naam speelt in op Carl Sagan's beroemde "lichtblauwe punt", de uitdrukking die hij gebruikte om de kleine blauwe aarde te beschrijven zoals deze verscheen in een iconische foto van het zonnestelsel genomen op 14 februari 1990 door NASA's ruimtevaartuig Voyager 1 op zijn trek naar de interstellaire ruimte. Daarentegen zou een planeet in de gloed van Proxima Centauri baden in rood licht.

Anglada-Escudé en zijn collega's gingen op jacht naar een exoplaneet rond Proxima Centauri van 18 januari tot 30 maart van dit jaar in het La Silla-observatorium van ESO in Chili. Het primaire hulpmiddel van het team was het High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher-instrument, of HARPS, dat normaal gesproken nutteloos zou zijn in het detecteren van een Doppler-signaal in een ster zo zwak als een rode dwerg. Maar de enquête werkte voor Proxima Centauri omdat de ster zo dicht bij de aarde staat, zoals Anglada-Escudé uitlegde.

Uit hun waarnemingen concludeerden de onderzoekers dat de massa van de buitenaardse wereld ongeveer hetzelfde is als de aarde en dat de planeet in de bewoonbare zone ligt, wat betekent dat het misschien wel de juiste omstandigheden voor het leven heeft. Ze hebben nog steeds meer werk te doen om te bevestigen of deze planeet in werkelijkheid een atmosfeer of water heeft op het aardoppervlak -features die het meer op de aarde gelijken.

Het is misschien mogelijk om verdere waarnemingen van Proxima b uit te voeren met andere exoplaneetdetectiemethoden, zoals kijken of het 'voor de ouderster' vanuit het perspectief van de aarde 'transits'.

"Nu we de planeet kennen, kunnen we voorspellen wanneer de kans groot is dat hij voor zijn ster staat", aldus Anglada-Escudésaid. "Als dat gebeurt, zou dat enorm zijn."

Deze techniek was al eerder geprobeerd bij Proxima Centauri, zonder enig geluk.Inderdaad, leden van ontdekkingsteams zeiden dat er maar een kans van 1,5 procent is dat Proxima b doorloopt. Als het echter een transitingplaneet is, moeten wetenschappers in staat zijn om het spectrum van sterrenlicht te meten terwijl het filtert door de atmosfeer van Proxima b, die cruciale aanwijzingen kan bevatten over de chemische samenstelling van de planeet.

"De opwinding komt voort uit het feit dat we een potentieel bewoonbare wereld hebben," zei Endl. "En de nabijheid van de ster zal ons toelaten om veel meer gedetailleerde follow-up observaties van deze planeet te doen."