Exoplaneten vinden is hard werken. Naast het vereisen van zeer geavanceerde instrumenten, zijn er ook teams van betrokken wetenschappers nodig; mensen die bereid zijn om grote hoeveelheden gegevens over te gieten om het bewijs van verre werelden te vinden. Professor Kipping, een astronoom gevestigd in het Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, is zo'n persoon.
Binnen de astronomische gemeenschap is Kipping vooral bekend om zijn werk met exomoons. Maar zijn onderzoek strekt zich ook uit tot de studie en karakterisering van exoplaneten, die hij samen met zijn collega's van het Cool Worlds Laboratory aan de Columbia University nastreeft. En wat hem de laatste jaren het meest interesseerde, is het vinden van exoplaneten rond de naaste buur van onze zon - Proxima Centauri.
Kipping omschrijft zichzelf als een "modelleur", waarbij hij nieuwe theoretische modellen combineert met moderne statistische data-analysetechnieken die op waarnemingen worden toegepast. Hij is ook de Principal Investigator (PI) van The Hunt for Exomoons met Kepler (HEK) -project en een fellow bij het Harvard College Observatory. De afgelopen jaren zijn hij en zijn team op jacht gegaan naar exoplaneten naar de lokale sterrenwijk.
De inspiratie voor deze zoektocht gaat terug tot 2012, toen Kipping op een conferentie was en het nieuws hoorde over een reeks exoplaneten die ontdekt werden rond Kepler 42 (ook bekend als KOI-961). Met behulp van gegevens van de Kepler-missie ontdekte een team van het California Institute of Technology drie exoplaneten in een baan om deze rode dwergster, die zich op ongeveer 126 lichtjaar van de aarde bevindt.
Destijds herinnerde Kipping zich hoe de auteur van het onderzoek - professor Philip Steven Muirhead, nu universitair hoofddocent aan het Institute for Astrophysical Research aan de Boston University - opmerkte dat dit sterrenstelsel veel leek op onze dichtstbijzijnde rode dwergsterren - Barnard's Star en Proxima Centauri.
Bovendien waren de planeten van Kepler 42 gemakkelijk te herkennen, aangezien hun nabijheid van de ster betekende dat ze in ongeveer een dag een omlooptijd voltooiden. Omdat ze regelmatig voor hun ster passeren, was de kans om ze te zien met de Transit-methode goed.
Zoals Prof. Kipping via e-mail aan Space Magazine vertelde, was dit het "ah-ha-moment" dat hem zou inspireren om naar Proxima Centauri te kijken om te zien of het ook een systeem van planeten had:
“We werden geïnspireerd door de ontdekking van planeten die KOI-961 doorvoerden door Phil Muirhead en zijn team met behulp van de Kepler-gegevens. De ster lijkt erg op Proxima, een late M-dwerg die drie planeten van onder de aarde herbergt, heel dicht bij de ster. Het deed me beseffen dat als dat systeem zich rond Proxima zou bevinden, de kans op doorvoer 10% zou zijn en de kleine omvang van de ster tot behoorlijk detecteerbare signalen zou leiden.
In wezen besefte Kipping dat als een dergelijk planetair systeem ook zou bestaan rond Proxima Centauri, een ster met vergelijkbare kenmerken, ze heel gemakkelijk te detecteren zouden zijn. Daarna probeerden hij en zijn team tijd te boeken met een ruimtetelescoop. En tegen 2014-15 hadden ze toestemming gekregen om de Microvariability and Oscillation of Stars (MOST) -satelliet van de Canadian Space Agency te gebruiken.
De MOST-satelliet is ongeveer even groot als een koffer, weegt slechts 54 kg en is uitgerust met een ultra-high-definition telescoop met een diameter van slechts 15 cm. Het is de eerste Canadese wetenschappelijke satelliet die in 33 jaar in een baan om de aarde is gebracht en het was de eerste ruimtetelescoop die volledig in Canada werd ontworpen en gebouwd.
Ondanks zijn formaat is MOST tien keer gevoeliger dan de Hubble-ruimtetelescoop. Bovendien wisten Kipping en zijn team dat een missie om te zoeken naar transiterende exoplaneten rond Proxima Centauri een te hoog risico zou zijn voor zoiets als Hubble. In feite heeft de CSA om dezelfde reden aanvankelijk hun aanvragen afgewezen.
“In eerste instantie ontkenden we ons in eerste instantie omdat ze naar Alpha Centauri wilden kijken na de aankondiging door Dumusque et al. van een planeet daar, 'zei Kipping. “Dus Proxima, waarvoor op dat moment geen planeten bekend waren, had begrijpelijkerwijs niet zo'n hoge prioriteit als Alpha Cen. We hebben het zelfs nooit voor Hubble-tijd geprobeerd, het zou een enorme vraag zijn om HST maandenlang naar een enkele ster te staren met slechts een kans van 10% op succes. ”
Tegen 2014 en 2015 kregen ze toestemming om MOST te gebruiken en observeerden ze Proxima Centauri tweemaal - in mei van beide jaren. Hieruit hebben ze anderhalve maand ruimte-gebaseerde fotometrie verworven, die ze momenteel verwerken om te zoeken naar transits. Zoals Kipping uitlegde, was dit nogal een uitdaging, aangezien Proxima Centauri een zeer actieve ster is - onderhevig aan sterfakkels.
'De ster flitst heel vaak en prominent in onze gegevens,' zei hij. “Het corrigeren voor dit effect was een van de grootste obstakels in onze analyse. Aan de positieve kant is de rotatieactiviteit redelijk ingetogen. Het andere probleem dat we hebben is dat de MEESTE keer om de 100 minuten om de aarde draait, zodat we elke keer dat de MEESTE achter de aarde gaat gaten in de gegevens krijgen. ”
Hun inspanningen om exoplaneten rond Proxima Centauri te vinden, zijn vooral significant in het licht van de recente aankondiging van de European Southern Observatory over de ontdekking van een terrestrische exoplanet in de bewoonbare zone van Proxima Centauri (Proxima b). Maar vergeleken met de ESO's Bleke rode stip project, vertrouwden Kipping en zijn team op verschillende methoden.
Zoals Kipping uitlegde, kwam dit neer op het verschil tussen de Transit-methode en de Radial Velocity-methode:
“In wezen zoeken we planeten die de juiste uitlijning hebben om door het oppervlak van de ster te gaan (of te verduisteren), terwijl radiale snelheden zoeken naar de wiebelende beweging van een ster als reactie op de zwaartekrachtinvloed van een baan om de planeet. Transits slagen altijd minder snel voor een bepaalde ster, omdat we vereisen dat de uitlijning precies goed is. De uitbetaling is echter dat we veel meer over de planeet kunnen leren, inclusief zaken als de grootte, dichtheid, atmosfeer en aanwezigheid van manen en ringen. "
In de komende maanden en jaren worden Kipping en zijn team mogelijk ingeschakeld om het succes van de ontdekking van ESO te volgen. Nadat hij Proxima b had gedetecteerd met behulp van de Radial Velocity-methode, ligt het nu aan astronomen om het bestaan van deze planeet te bevestigen met een andere detectiemethode.
Bovendien kan er veel worden geleerd over een planeet via de Transit-methode, wat handig zou zijn gezien alle dingen die we nog niet weten over Proxima b. Dit omvat informatie over de atmosfeer, die de doorvoermethode vaak kan onthullen door middel van spectroscopische metingen.
Het volstaat te zeggen dat Kipping en zijn collega's behoorlijk opgewonden zijn door de aankondiging van Proxima b. Zoals hij het zei:
'Dit is misschien wel de belangrijkste exoplaneet-ontdekking van het afgelopen decennium. Het zou echter bitter teleurstellend zijn als Proxima b niet doorgaat, een planeet die paradoxaal genoeg zo dichtbij is tot nu toe wat betreft ons vermogen om er meer over te leren. Voor ons zouden transits niet alleen de kers op de taart zijn, maar louter een bevestigingssignaal - integendeel, transits openen de deur naar het leren van de intieme geheimen van Proxima, waardoor Proxima b verandert van een enkel, anoniem datapunt in een rijke wereld waar elke maand hoorden we over nieuwe ontdekkingen van haar aard en karakter. ”
Komende september voegt Kipping zich bij de faculteit aan de Columbia University, waar hij zal blijven jagen op exoplaneten. Men kan alleen maar hopen dat degenen die hij en zijn collega's vinden ook binnen handbereik zijn!
