Planet upptäckt i den närmaste stjärnans beboeliga zon

Astronomer har med hjälp av bland annat ESO:s teleskop funnit klara bevis för en planet som kretsar kring den närmaste stjärnan till jorden, Proxima Centauri. Den länge eftersökta planeten, som fått beteckningen Proxima b, gör ett varv runt sin svala, röda värdstjärna var 11:e dag. Dess temperatur är lagom för att flytande vatten ska kunna finnas på dess yta. Denna steniga värld med något högre massa än jorden är den närmast belägna exoplaneten. Den kan också vara den närmaste platsen utanför solsystemet som har möjligheten att uppehålla liv. En artikel som beskriver denna vetenskapliga milstolpe publiceras i tidsskriften Nature den 25 augusti 2016.

Proxima b

Planeten omkring Proxima Centauri som den skulle kunna se ut

Drygt fyra ljusår från vårt solsystem ligger en röd dvärgstjärna som fått namnet Proxima Centauri, just därför att den är den närmaste stjärnan till jorden efter solen. Denna svala stjärna, som ligger i stjärnbilden Kentauren, är för ljussvag för att kunna ses med blotta ögat. I rymden ligger den nära det mycket ljusstarkare stjärnparet känt som Alfa Centauri AB.

Under första halvåret 2016 studerades Proxima Centauri regelbundet med spektrografen HARPSESO:s 3,6-metersteleskop vid La Silla i Chile samtidigt som den bevakades av andra teleskop runt om i världen [1]. Detta var Pale Red Dot-kampanjen, inom vilken ett forskarlag lett av Guillem Anglada-Escudé vid Queen Mary University, London, sökte efter tecken på hur planetens gravitationella dragningskraft får stjärnan att vackla fram och tillbaka [2].

Med tanke på det stora allmänintresset delade forskarna med sig av kampanjens framsteg i realtid mellan januari och april 2016, både på Pale Red Dot-sajten och via sociala medier. Deras rapporter kompletterades med många populärvetenskapliga artiklar av specialister från hela världen.

Guillem Anglada-Escudé berättar om bakgrunden till denna unika planetjakt.

– De första svaga tecknen på en möjlig planet upptäcktes så tidigt som 2013, men detektionen var inte övertygande. Sedan dess har vi arbetat hårt med att få igång fortsatta mätningar med hjälp av ESO och andra. Den aktuella Pale Red Dot-kampanjen har vi planerat i ungefär två års tid, säger han.[1]

När mätningarna från Pale Red Dot kombinerades med tidigare observationer som genomfördes både vid ESO:s observatorier och på annat håll visade de tydliga tecken på ett verkligen spännande resultat. Ibland närmar sig Proxima Centauri oss med en hastighet på omkring 5 kilometer i timmen – en vanlig gånghastighet för en människa – och ibland avlägsnar den sig med samma hastighet. Detta regelbundna mönster av växlande radialhastigheter upprepar sig med en period på 11,2 dagar. Tack vare en noggrann analys kunde forskarna visa att dessa pyttesmå Dopplerförskjutningar tydde på att här finns en planet. Den har en massa på minst 1,3 gånger jordens och kretsar cirka 7 miljoner kilometer från Proxima Centauri, vilket är bara 5 procent av avståndet mellan jorden och solen [3].

Guillem Anglada-Escudé berättar om de senaste månadernas spänning.

– Varje dag under Pale Red Dot-kampanjens 60 nätter kollade jag att signalen stämde. De första 10 var lovande, de första 20 stämde väl överens med vad vi väntat oss. Vid 30 dagar var resultatet så gott som definitivt, så vi började skriva ett utkast på artikeln!

Röda dvärgar som Proxima Centauri är aktiva och föränderliga stjärnor som kan variera på sätt som skulle kunna härma tecken på en planet. För att utesluta detta bevakade forskarlaget noggrant stjärnans ljusstyrka under kampanjen med hjälp av San Pedro de Atacama Celestial Explorations Observatory i Chile samt Las Cumbres-observatoriets teleskopnätverk. Radialhastighetsmätningar från när stjärnan genomgick utbrott uteslöts sedan från den slutgiltiga analysen.

Proxima b kretsar mycket närmare dess stjärna än Merkurius bana runt solen i vårt solsystem, men stjärnan är också långt ljussvagare än solen. En följd av detta är att Proxima b ligger mitt i den beboeliga zonen som omger stjärnan. Temperaturen på dess yta uppskattas kunna tillåta förekomsten av flytande vatten. Trots Proxima b:s tempererade bana kan förhållandena på dess yta påverkas starkt av utbrott i ultraviolett ljus och röntgenstrålning från stjärnan. Utbrotten väntas vara mycket mer intensiva än de som solen skickar mot jorden [4].

Proxima b

Så här föreställer sig ESO:s rymdkonstnär att planeten Proxima b ser ut. Planeten går i bana runt den röda dvärgstjärnan Proxima Centauri, solsystemets närmast belägna stjärna. Dubbelstjärnan Alfa Centauri AB syns också i bilden uppe till höger om Proxima. Proxima b, som är lite tyngre än jorden, har en bana som ligger inuti den beboeliga zonen runt Proxima Centauri, där temperaturen är lagom för att flytande vatten ska kunna existera på dess yta

I två andra artiklar tar forskarna upp frågan om beboeligheten hos Proxima b och dess möjliga klimat. De kommer fram till att flytande vatten kan finnas på planetens yta bara i dess soligaste trakter, antingen på det halvklotet som alltid riktas mot stjärnan (synkron rotation) eller i ett tropiskt bälte (3:2-resonansrotation). Klimatet på Proxima b är helt olikt jordens, på grund av den starka strålningen från värdstjärnan och hur planeten har bildats, och det är inte troligt att Proxima b har årstider.

Upptäckten blir början på omfattande nya observationer både med dagens instrument [5] och med nästa generationen av jätteteleskop så som E-ELT (European Extremely Large Telescope). Proxima b blir ett viktigt mål i jakten på bevis för liv på annat håll i universum. Alfa Centauri-systemet är dessutom målet för mänsklighetens första planerade försök att resa till ett annat stjärnsystem, projektet StarShot.

– Många exoplaneter har upptäckts och fler kommer att upptäckas. Men att leta efter den som är den närmaste möjliga motsvarighet till jorden och lyckas har varit ett minne för livet för oss alla. Bakom den här upptäckten ligger de berättelser och ansträngningar som många människor gjort och som nu kommit samman. Resultatet är också en hyllning till dem alla. Sökandet för liv på Proxima b ligger näst på tur, avslutar Guillem Anglada-Escudé.

Noter

[1] Utöver de nya mätningarna från Pale Red Dot-kampanjen innefattar forskningsartikeln bidrag från forskare som har observerat Proxima Centauri under många år. Dessa inkluderar medlemmar i det ursprungliga UVES/ESO M-dvärgprogrammet (Martin Kürster och Michael Endl) och pionjärer i sökandet av exoplaneter såsom R. Paul Butler. Det ingår även offentliga mätningar utförda av HARPS/Geneva-teamet under många år.

[2] Namnet Pale Red Dot spelar på Carl Sagans välkända referens till jorden som en blek blå prick. Eftersom Proxima Centauri är en röd dvärgstjärna badar den närliggande planeten i en blek röd glöd.

[3] Upptäckten som idag rapporteras har varit tekniskt möjlig under de senaste 10 åren. Svagare signaler av samma slag har tidigare kunnat upptäckas. Men stjärnor är inte släta bollar av gas och Proxima Centauri är en aktiv stjärna. Den tydliga upptäckten av Proxima b har endast blivit möjligt tack vare att forskare nu nått en detaljerad förståelse av hur stjärnan förändras på tidsskalor från minuter till decennier, och övervakat dess ljusstyrka med fotometriska teleskop.

[4] Utsträckningen i vilken en planet av det här slaget kan härbärgera vatten och jordlikt liv är ett ämne för intensiv men mestadels teoretisk debatt. Det är främst planetens närhet till stjärnan som väcker allvarliga frågor om huruvida liv kan vara möjlig på planeten. Till exempel låser troligen gravitationskrafter planeten så att en sida får ständigt dagsljus och den andra konstant natt. Planetens atmosfär kan också hålla på att långsamt avdunsta och dess kemi kan vara mycket mer komplex på grund av starkare ultraviolett och röntgenstrålning, framförallt under de första miljarder åren av stjärnans liv. Men inga av argumenten har kunnat bevisats vara entydiga och det är osannolikt att man kan lösa det utan bevis från direkta observationer och karaktärisering av planetens atmosfär. En liknande situation råder för planeterna som nyligen upptäcktes runt stjärnan TRAPPIST-1.

[5] Några metoder för att studera planetens atmosfär kräver att den passerar framför stjärnan och således låter stjärnljuset passera genom dess atmosfär på väg till jorden. Just nu finns det inga bevis på att Proxima b passerar framför värdstjärnan. Sannolikheten tycks vara liten, men just nu genomförs fortsatta observationer för att kontrollera om detta skulle kunna vara möjligt.

Intressant?
Läs även andra bloggares åsikter om , , , , , , , , ,