At finde exoplaneter er hårdt arbejde. Ud over at kræve alvorligt sofistikerede instrumenter tager det også hold af engagerede videnskabsfolk; mennesker, der er villige til at hælde mængder af data for at finde beviserne for fjerne verdener. Professor Kipping, en astronom baseret på Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, er en sådan person.
Inden for det astronomiske samfund er Kipping bedst kendt for sit arbejde med eksomoner. Men hans forskning strækker sig også til undersøgelse og karakterisering af eksoplaneter, som han forfølger sammen med sine kolleger på Cool Worlds Laboratory på Columbia University. Og hvad der har interesseret ham mest i de senere år er at finde eksoplaneter omkring vores Sols nærmeste nabo - Proxima Centauri.
Kipping beskriver sig selv som en ”modeler”, der kombinerer ny teoretisk modellering med moderne statistiske dataanalyseteknikker anvendt på observationer. Han er også den vigtigste efterforsker (PI) for Jakten på eksempler med Kepler (HEK) -projekt og en stipendiat ved Harvard College Observatory. I de sidste par år har han og hans team fanget efter eksoplaneter til det lokale stjernekvarter.
Inspirationen til denne søgning går tilbage til 2012, da Kipping var på en konference og hørte nyheden om en række eksoplaneter, der blev opdaget omkring Kepler 42 (også kendt som KOI-961). Ved hjælp af data fra Kepler-missionen opdagede et team fra California Institute of Technology tre eksoplaneter, der kredsede rundt om den røde dværgstjerne, som ligger omkring 126 lysår fra Jorden.
På det tidspunkt huskede Kipping, hvordan forfatteren af undersøgelsen - professor Philip Steven Muirhead, nu lektor ved Institut for astrofysisk forskning ved Boston University - kommenterede, at dette stjernesystem lignede vores nærmeste røde dværgstjerner - Barnards stjerne og Proxima Centauri.
Derudover var Kepler 42s planeter lette at få øje på, da deres nærhed til stjernen betød, at de afsluttede en orbitalperiode på cirka en dag. Da de regelmæssigt passerer foran deres stjerne, var chancerne for at se dem ved hjælp af transitmetoden gode.
Som professor Kipping fortalte Space Magazine via e-mail, var dette “ah-ha-øjebliket”, der ville inspirere ham til at se på Proxima Centauri for at se, om det også havde et planetsystem:
”Vi blev inspireret af opdagelsen af planeter, der transiterer KOI-961 af Phil Muirhead og hans team ved hjælp af Kepler-dataene. Stjernen ligner meget Proxima, en sen M-dværg, der har tre planeter under jordens størrelse meget tæt på stjernen. Det fik mig til at indse, at hvis dette system var omkring Proxima, ville sandsynligheden for transit være 10%, og stjernens lille størrelse ville føre til ganske påviselige signaler. ”
I det væsentlige indså Kipping, at hvis et sådant planetsystem også eksisterede omkring Proxima Centauri, en stjerne med lignende egenskaber, så ville de meget let at opdage. Derefter begyndte han og hans team at forsøge at booke tid med et rumteleskop. Og i 2014-15 havde de fået tilladelse til at bruge det canadiske rumfartsagenturs mikrovariabilitet og oscillation of stars (MOST) satellit.
Stort set samme størrelse som en kuffert, vejer den mest satellit kun 54 kg og er udstyret med et ultra-high definition teleskop, der måler kun 15 cm i diameter. Det er den første canadiske videnskabelige satellit, der blev placeret i kredsløb i 33 år, og var det første rumteleskop, der blev helt designet og bygget i Canada.
På trods af sin størrelse er MOST ti gange mere følsom end Hubble-rumteleskopet. Derudover vidste Kipping og hans team, at en mission til at lede efter transoplaneter omkring Proxima Centauri ville være for høj risiko for noget som Hubble. Faktisk afviste CSA oprindeligt deres ansøgninger af samme grund.
”MEST nægtede os oprindeligt, fordi de ville se på Alpha Centauri efter meddelelsen fra Dumusque et al. af en planet der, ”sagde Kipping. ”Så forståeligt nok var Proxima, som ingen planeter var kendt for på det tidspunkt, ikke så højt prioriteret som Alpha Cen. Vi har aldrig engang prøvet i Hubble-tid, det ville være et stort anmodning om at stirre HST på en enkelt stjerne i flere måneder med bare en 10% chance for succes. ”
I 2014 og 2015 sikrede de tilladelse til at bruge MEST og observerede Proxima Centauri to gange - i maj i begge år. Fra dette erhvervede de en halvårs værdi af pladsbaseret fotometri, som de i øjeblikket behandler for at se efter transitter. Som Kipping forklarede, var dette temmelig udfordrende, da Proxima Centauri er en meget aktiv stjerne - udsat for stjerneflam.
”Stjernen blusser meget ofte og tydeligt i vores data,” sagde han. ”At korrigere for denne effekt har været en af de største hindringer i vores analyse. På plussiden er rotationsaktiviteten ret dæmpet. Det andet problem, vi har, er, at de MESTE kredser rundt om Jorden en gang hvert 100 minut, så vi får datahuller hver gang MEST går bag Jorden. ”
Deres bestræbelser på at finde exoplaneter omkring Proxima Centauri er især betydningsfulde i lyset af Det Europæiske Sydlige Observatoriums nylige meddelelse om opdagelsen af et landlig exoplanet i Proxima Centauris beboelige zone (Proxima b). Men sammenlignet med ESO'erne Bleg rød prik projekt, Kipping og hans team stod på forskellige metoder.
Som Kipping forklarede, kom dette ned på forskellen mellem transitmetoden og radialhastighedsmetoden:
”I det væsentlige søger vi planeter, der har den rigtige justering til transit (eller formørkelse) over stjernens overflade, hvorimod radiale hastigheder ser efter en stjernes slingrende bevægelse som svar på gravitationspåvirkningen fra en kredsende planet. Transitter er altid mindre tilbøjelige til at lykkes for en given stjerne, fordi vi kræver, at tilpasningen er lige ret. Udbetalingen er dog, at vi kan lære mere om planeten, herunder ting som dets størrelse, densitet, atmosfære og tilstedeværelse af måner og ringe. ”
I de kommende måneder og år kan Kipping og hans team blive opfordret til at følge op på succesen med ESOs opdagelse. Efter at have opdaget Proxima b ved hjælp af Radial Velocity-metoden, ligger det nu til astronomer at bekræfte eksistensen af denne planet ved hjælp af en anden detekteringsmetode.
Derudover kan man lære meget om en planet gennem transittmetoden, hvilket ville være nyttigt i betragtning af alle de ting, som vi stadig ikke ved om Proxima b. Dette inkluderer information om dens atmosfære, som Transitmetoden ofte er i stand til at afsløre gennem spektroskopiske målinger.
Det er tilstrækkeligt at sige, Kipping og hans kolleger er ret begejstrede for meddelelsen af Proxima b. Som han udtrykte det:
”Dette er måske den vigtigste opdagelse af exoplanet i det sidste årti. Det ville være bittert skuffende, hvis Proxima b dog ikke passerer, en planet, som paradoksalt nok er så tæt, men indtil videre med hensyn til vores evne til at lære mere om det. For os ville transitter ikke bare være prikken over i'et, der kun tjener som et bekræftelsessignal - snarere åbner transiter døren til at lære de intime hemmeligheder ved Proxima, ændre Proxima b fra et enkelt, anonymt datapunkt til en rig verden, hvor hver måned hørte vi om nye opdagelser af hendes natur og karakter. ”
I kommende september tiltræder Kipping fakultetet ved Columbia University, hvor han fortsætter i sin jagt på eksoplaneter. Man kan kun håbe, at de, han og hans kolleger finder, også er inden for rækkevidde!
