Det har været en spændende tid inden for eksoplanetundersøgelser for nylig! Sidste sommer annoncerede forskere fra European Southern Observatory (ESO) opdagelsen af en jordlignende planet (Proxima b) beliggende i stjernesystemet, der er tættest på vores egen. Og for bare et halvt år siden annoncerede et internationalt team af astronomer opdagelsen af syv stenede planeter, der kredser om den nærliggende stjerne TRAPPIST-1.
Men i hvad der kunne være den mest opmuntrende opdagelse for dem, der håber at finde en beboelig planet ud over Jorden, annoncerede et internationalt team af astronomer netop opdagelsen af fire eksoplanetkandidater i tau Ceti-systemet. Bortset fra at være tæt på solsystemet - kun 12 lysår væk - er dette fund også opmuntrende, fordi planeten kandidater kredser om en stjerne meget som vores egen!
Undersøgelsen, der beskriver disse fund - "Farveforskel gør en forskel: fire planetkandidater omkring tau Ceti" - dukkede for nylig online og er blevet accepteret til offentliggørelse i Astrofysisk tidsskrift. Anført af forskere fra Center for Astrophysics Research (CAR) ved University of Hertfordshire, analyserede teamet tau Ceti ved hjælp af en støjfjernende model for at bestemme tilstedeværelsen af fire jordlignende planeter.
Denne opdagelse blev muliggjort takket være løbende forbedringer i instrumentering, observation og datadeling, som muliggør undersøgelser af en stigende følsomhed. Som Steven Vogt, professor i astronomi og astrofysik ved UC Santa Cruz og en medforfatter på papiret, sagde i en pressemeddelelse fra UCSC:
”Vi krydser nu endelig en tærskel, hvor vi gennem meget sofistikeret modellering af store kombinerede datasæt fra flere uafhængige observatører kan adskille støjen på grund af stjernernes overfladeaktivitet fra de meget bittesmå signaler, der genereres af gravitationskanalerne fra jordstørrede kredsende planeter. .”
Dette er det seneste i en lang række undersøgelser af tau Ceti, som har været af interesse for astronomer i årtier. I 1988 blev der foretaget flere radiale hastighedsmålinger af stjernesystemet, der udelukkede muligheden for massive planeter i Jupiter-lignende afstande. I 2012 præsenterede astronomer fra UC Santa Barabara en undersøgelse, der indikerede, at tau Ceti måske skulle kredses af fem eksoplaneter, hvoraf to var inden for stjernens beboelige zone.
Holdet bag denne undersøgelse inkluderede flere medlemmer, der producerede denne seneste undersøgelse. På det tidspunkt ledede hovedforfatter Mikko Tuomi (University of Hertfordshire, en medforfatter til den seneste) en indsats for at udvikle bedre dataanalyseteknikker og brugte denne stjerne som benchmark-sag. Som Tuomi forklarede, tillader denne indsats dem at udelukke to af de signaler, der tidligere er blevet identificeret som planeter:
”Vi kom på en genial måde at fortælle forskellen mellem signaler forårsaget af planeter og dem forårsaget af stjernens aktivitet. Vi indså, at vi kunne se, hvordan stjernens aktivitet adskiller sig ved forskellige bølgelængder og bruge disse oplysninger til at adskille denne aktivitet fra signaler fra planeter. ”
Af hensyn til denne seneste undersøgelse - som blev ledet af Fabo Feng, et medlem af CAR -, stod teamet på data leveret af spektrosgrafen Planet Searcher (HARPS) med høj nøjagtighed (HARPS) ved ESOs La Silla-observatorium i Chile og Høj opløsning Echelle Spectrometer (HIRES) instrument på WM Keck-observatoriet i Mauna Kea, Hawaii.
Fra dette var de i stand til at oprette en model, der fjernede "bølgelængdeafhængig støj" fra radiale hastighedsmålinger. Efter at have anvendt denne model på undersøgelser lavet af tau Ceti, var de i stand til at få målinger, der var følsomme nok til at registrere variationer i stjernens bevægelse så små som 30 cm pr. Sekund. I sidste ende konkluderede de, at tau Ceti har et system på højst fire eksoplaneter.
Som Tuomi påpegede, kan astronomer efter flere undersøgelser og forsøg på at eliminere fremmed støj endelig have et klart billede af, hvor mange planeter tau Ceti har, og af hvilken type. ”[N] uanset hvordan vi ser på stjernen, ser det ud til, at der mindst er fire stenede planeter, der kredser rundt om den,” sagde han. ”Vi lærer langsomt at fortælle forskellen mellem wobbles forårsaget af planeter og dem, der er forårsaget af stjernernes aktive overflade. Dette gjorde det muligt for os i det væsentlige at verificere eksistensen af de to ydre, potentielt beboelige planeter i systemet. ”
De estimerer endvidere fra deres raffinerede målinger, at disse planeter har masser, der spænder fra fire jordmasser (alias ”superjord”) til så lave som 1,7 jordmasser, hvilket gør dem til de mindste planeter nogensinde detekteret omkring en nærliggende sollignende stjerne . Men mest spændende af alt er det faktum, at to af disse planeter (tau Ceti e og f) er placeret i stjernens beboelige zone.
Årsagen til dette er fordi tau Ceti er en G-type (gul dværg) stjerne, hvilket gør den ligner vores egen sol - ca. 0,78 gange så massiv og halv så lys. I modsætning hertil er mange for nylig opdagede eksoplaneter - såsom Proxima b og de syv planeter fra TRAPPIST-1 - alle kredsløb i M-typen (rød dværg) stjerner. Sammenlignet med vores sol er disse stjerner varierende og ustabile, hvilket øger deres chancer for at fjerne striberne fra deres respektive planeter.
Derudover, da røde dværge er meget mørkere end vores sol, ville en stenet planet skulle kredses meget tæt på dem for at være inden for deres beboelige zoner. På denne slags afstand ville planeten sandsynligvis være tidligt fastlåst, hvilket betyder, at den ene side konstant vender mod solen. Dette gør også oddsets liv, der opstår på enhver sådan planet, temmelig slank.
På grund af dette har astronomer set frem til at finde flere eksoplaneter omkring stjerner, der er tættere på størrelse, masse og lysstyrke end vores egne. Men inden nogen bliver for ophidset, er det vigtigt at bemærke, at disse verdener er Super-Earths - med op til fire gange Jordens masse. Dette betyder, at (alt afhængigt af deres tæthed) ethvert liv, der måtte opstå på disse planeter, vil blive udsat for en betydelig øget tyngdekraft.
Derudover omgiver en massiv affaldsskive stjernen, hvilket betyder, at disse yderste planeter sandsynligvis udsættes for intensiv bombardement af asteroider og kometer. Dette bød ikke nøjagtigt godt for potentielt liv på disse planeter! Stadig er denne undersøgelse meget opmuntrende og af en række grunde. Ud over at finde stærke bevis for eksoplaneter omkring en sollignende stjerne, er målingerne, der førte til deres detektion, de mest følsomme til dato.
I takt med, at deres metoder forbedrer sig, bør forskerne på kort tid komme til grænsen på 10 centimeter per sekund. Dette er det følsomme niveau, der kræves for at detektere jordanaloger - også. messingringen for eksoplanetjægere. Som Feng tydede:
”Vores afsløring af sådanne svage wobbles er en milepæl i søgen efter Jordanaloger og forståelsen af Jordens beboelighed gennem sammenligning med disse analoger. Vi har introduceret nye metoder til at fjerne støj i dataene for at afsløre de svage planetariske signaler. ”
Tænk på det! På ingen tid overhovedet kunne eksoplanetjægere finde en overflod af planeter, der ikke kun er meget tæt på størrelse og masse til Jorden, men også kredser i deres stjerner beboelige zoner. På det tidspunkt er forskerne sikker på at undlade afgjort vage udtryk som "potentielt beboelig" og "Jordlignende" og begynde at bruge udtryk som "Jordanalog" med tillid. Ikke mere tvetydighed, bare den faste overbevisning om, at Jorden ikke er unik!
Med anslagsvis 100 milliarder planeter i vores galakse alene, er vi sikker på at finde flere jordarter herude. Man kan kun håbe, at de har givet anledning til et komplekst liv som vores eget, og at de er i humør til at chatte!
