I en afstand af 4,37 lysår fra Jorden er Alpha Centauri det nærmeste stjernesystem til vores eget. I generationer har videnskabsmænd og spekulative tænkere overvejet, om det måske har et planetarisk system som vores egen sol, og hvorvidt der også kan eksistere liv der. Desværre er de seneste bestræbelser på at lokalisere ekstra-solplaneter i dette stjernesystem mislykkedes, med potentielle detekteringer senere vist at være resultatet af artefakter i dataene.
Som svar på denne mislykkede indsats udvikles adskillige mere ambitiøse projekter til at finde eksoplaneter omkring Alpha Centauri. Disse inkluderer direkte billeddannelse rumteleskoper som Project Blue og den interstellare mission kendt som Breakthrough Starshot. Men ifølge en ny undersøgelse ledet af forskere fra Yale University, kan eksisterende data bruges til at bestemme sandsynligheden for planeter i dette system (og endda hvilken slags).
Undersøgelsen, der detaljerede deres fund for nylig, optrådte i The Astronomical Journalunder titlen “Planet Detectability in Alpha Centauri System”. Undersøgelsen blev ledet af Lily Zhao, en kandidatstuderende fra Yale University og en stipendiat hos National Science Foundation (NSF), og blev medforfatter af Debora Fischer, John Brewer og Matt Giguere fra Yale og Bárbara Rojas-Ayala fra Universidad Andrés Bello i Chile.
Af hensyn til deres undersøgelse overvejede Zhao og hendes team, hvorfor indsatsen for at lokalisere planeter inden for det nærmeste stjernesystem til vores egne hidtil har mislykket. Dette er overraskende, når man overvejer, hvordan Alpha Centauri statistisk set meget sandsynligt har et system, hvis det er sit eget. Som professor Fischer anførte i en nylig pressemeddelelse fra Yale News:
”Universet har fortalt os, at de mest almindelige typer planeter er små planeter, og vores undersøgelse viser, at dette er nøjagtigt dem, der mest sandsynligt er i kredsløb om Alpha Centauri A og B ... Fordi Alpha Centauri er så tæt, er det vores første stop uden for vores solsystem. Der er næsten helt sikkert, at der er små, stenede planeter omkring Alpha Centauri A og B. ”
Ud over at være professor i astronomi ved Yale University er Debora Fischer også en af lederne af Yale Exoplanets Group. Som ekspert på sit felt har Fischer afsat årtier af sit liv til at forske på exoplaneter og søge efter jordanaloger ud over vores solsystem. Med delvis finansiering leveret af NASA og National Science Foundation, stod teamet på eksisterende data indsamlet af nogle af de nyeste instrumenter til eksoplanetjagt.
Disse omfattede CHIRON, en spektrograf monteret på det lille og moderat aperturundersøgelsessystem (SMARTS) ved Cerro Telolo Inter-American Observatory (CTIO) i Chile. Dette instrument blev bygget af Fischer's team, og de data, det leverede, blev kombineret med High precision Radial hastighed Planet Searcher (HARPS) og Ultraviolet og Visual Echelle Spectrograph (UVES) instrumenter på ESOs Very Large Telescope (VLT).
Ved hjælp af ti års data indsamlet af disse instrumenter oprettede Zhao og hendes kolleger derefter et gittersystem til Alpha Centauri-systemet. I stedet for at se efter tegn på planeter, der eksisterede, brugte de dataene til at udelukke, hvilke typer planeter der ikke kunne eksistere der. Som Zhao fortalte Space Magazine via e-mail:
”Denne undersøgelse var speciel, idet den brugte eksisterende data fra Alpha Centauri-systemet til ikke at finde planeter, men til at karakterisere, hvilke planeter der ikke kunne eksistere. Dermed returneres det mere information om systemet som helhed og giver vejledning til fremtidige observationer af dette unikke karismatiske system.
Derudover analyserede teamet den kemiske sammensætning af stjernerne i Alpha Centauri-systemet for at lære mere om, hvilke typer materiale der ville være tilgængeligt til dannelse af planeter. Baseret på de forskellige værdier opnået ved observationskampagner udført af forskellige teleskoper på Alpha Centauris tre stjerner (Alpha, Beta og Proxima) var de i stand til at placere begrænsninger for, hvilke typer planeter der kunne eksistere der.
”Vi fandt, at eksisterende data udelukker planeter i den beboelige zone over 53 jordmasser for alpha Centauri A, 8,4 jordmasser for Alpha Centauri B og 0,47 jordmasser for Proxima Centauri,” sagde Zhao. "Hvad angår de kemiske sammensætninger, fandt vi, at forholdet mellem kul / ilt og magnesium / silicium for Alpha Centauri A og B svarer til forholdet mellem solen."
Grundlæggende udelukkede resultaterne af deres undersøgelse effektiviteten af eventuelle Jupiter-gasgiganter i Alpha Centauri-systemet. For Alpha Centauri A fandt de endvidere, at planeter, der var mindre end 50 jordmasser, kunne eksistere, mens Alpha Centauri B muligvis har planeter, der var mindre end 8 jordmasser. For Proxima Centauri, som vi ved at have mindst en jordlignende planet, bestemte de, at der måske mere end mindre end halvdelen af Jordens masse.
Ud over at tilbyde håb for eksoplanetjægere medfører denne undersøgelse nogle ret interessante konsekvenser for planetarisk beboelsesevne. Grundlæggende er tilstedeværelsen af stenede planeter i systemet opmuntrende; men uden gasgiganter kunne der mangle en nøgleingrediens for at sikre, at planeter forbliver beboelige.
”[N] kun der kunne stadig være beboelige, jordmasse-planeter omkring vores nærmeste stjernernes naboer, men der er heller ikke nogen gasgiganter, der kan bringe overlevelsen af disse potentielt beboelige, klippefulde planeter,” sagde Zhao. "Endvidere, hvis disse planeter eksisterer, vil de sandsynligvis have lignende sammensætninger som vores helt egen jord på grund af ligheden i Alpha Cen A / B og vores elskede sol."
På nuværende tidspunkt er der ingen instrumenter, der har været i stand til at bekræfte eksoplaneterne i Alpha Centauri. Men som Zhao antydede, hendes og hendes holdkammerater er optimistiske over, at fremtidige undersøgelser har den nødvendige følsomhed til at gøre det:
"[T] hans meget måned har set igangsætningen af flere næste generations instrumenter, der lovede den nøjagtighed, der er nødvendig for at opdage disse mulige planeter i den nærmeste fremtid, og denne analyse har vist, at det med sikkerhed er det værd at fortsætte med at kigge!"
Disse inkluderer den ESO-bygget Echelle SPectrograph for Rocky Exoplanet og Stable Spectroscopic Observations (ESPRESSO) - som for nylig blev installeret ved Paranal Observatory - og EXtreme PREcision Spectrometer (EXPRES) bygget ved Yale University. Dette sidstnævnte instrument er i øjeblikket ved at gennemføre en observationskørsel på Lowell Observatory i Arizona, som Zhao deltager i.
”Disse instrumenter lover en nøjagtighed på ned til 10-30 cm / s og skulle være i stand til at registrere mange flere mindre og længere væk planeter - såsom beboelige planeter omkring Centauri-stjernerne,” sagde Zhao. "Synspunktet for disse to instrumenter er lidt anderledes (ESPRESSO har den sydlige halvkugle, hvor Alpha Centauri er, mens EXPRES dækker den nordlige halvkugle, for eksempel hvor Kepler og mange af K2-felterne er)."
Med nye instrumenter til rådighed, og metoder som den, Zhao og hendes team har udviklet, er det nærmeste stjernesystem til Jorden sikker på at blive en veritabel skattekiste for astronomer og eksoplanetjægere i de kommende år. Og alt, hvad vi finder der, vil helt sikkert blive mål for direkte studier fra grupper som Project Blue og Breakthrough Starshot. Hvis ET bor ved siden af, hører vi snart om det!
