Med en avstand på 4,37 lysår fra Jorden, er Alpha Centauri det nærmeste stjernesystemet til vårt eget. I generasjoner har forskere og spekulative tenkere fundert på om det kan ha et planetarisk system som vår egen sol, og om liv også kan eksistere der eller ikke. Dessverre har den siste tiden forsøk på å lokalisere ekstrasolplaneter i dette stjernesystemet mislyktes, med potensielle påvisninger senere vist å være et resultat av gjenstander i dataene.
Som svar på denne mislykkede innsatsen utvikles flere mer ambisiøse prosjekter for å finne eksoplaneter rundt Alpha Centauri. Disse inkluderer direkte avbildning romteleskoper som Project Blue og det interstellare oppdraget kjent som Breakthrough Starshot. Men i følge en ny studie ledet av forskere fra Yale University, kan eksisterende data brukes til å bestemme sannsynligheten for planeter i dette systemet (og til og med hvilken slags).
Studien som detaljerte funnene deres nylig dukket opp i The Astronomical Journalunder tittelen “Planet Detectability in Alpha Centauri System”. Studien ble ledet av Lily Zhao, en doktorgradsstudent fra Yale University og en stipendiat hos National Science Foundation (NSF), og ble medforfatter av Debora Fischer, John Brewer og Matt Giguere fra Yale og Bárbara Rojas-Ayala fra Universidad Andrés Bello i Chile.
Av hensyn til studien vurderte Zhao og hennes team hvorfor innsatsen for å lokalisere planeter innenfor det nærmeste stjernesystemet til våres hittil har mislyktes. Dette er overraskende når man vurderer hvordan det, statistisk sett, er svært sannsynlig at Alpha Centauri har et system hvis det er sitt eget. Som professor Fischer antydet i en fersk pressemelding fra Yale News:
"Universet har fortalt oss at de vanligste planetypene er små planeter, og studien vår viser at dette er nøyaktig de som mest sannsynlig går i bane rundt Alpha Centauri A og B ... Fordi Alpha Centauri er så nær, er det vår første stopp utenfor solsystemet vårt. Det er nesten sikkert å være små, steinete planeter rundt Alpha Centauri A og B. ”
I tillegg til å være professor i astronomi ved Yale University, er Debora Fischer også en av lederne for Yale Exoplanets Group. Som ekspert på sitt felt har Fischer viet flere tiår av livet sitt til å forske på exoplaneter og søke etter jordanaloger utenfor vårt solsystem. Med delvis finansiering levert av NASA og National Science Foundation, stolte teamet på eksisterende data samlet inn av noen av de nyeste eksoplanettjaktinstrumentene.
Disse inkluderer CHIRON, en spektrograf montert på Small and Moderate Aperture Research Telescope System (SMARTS) ved Cerro Telolo Inter-American Observatory (CTIO) i Chile. Dette instrumentet ble bygd av Fischer's team, og dataene det ga ble kombinert med High precision Radial speed Planet Searcher (HARPS) og Ultraviolet og Visual Echelle Spectrograph (UVES) instrumenter på ESOs Very Large Telescope (VLT).
Ved å bruke ti års data samlet av disse instrumentene, satte Zhao og hennes kolleger deretter opp et rutenettsystem for Alpha Centauri-systemet. I stedet for å lete etter tegn til planeter som fantes, brukte de dataene til å utelukke hvilke typer planeter som ikke kunne eksistere der. Som Zhao fortalte Space Magazine via e-post:
"Denne studien var spesiell ved at den brukte eksisterende data fra Alpha Centauri-systemet for ikke å finne planeter, men for å karakterisere hvilke planeter som ikke kunne eksistere. Ved å gjøre dette ga den mer informasjon om systemet som helhet og gir veiledning for fremtidige observasjoner av dette unike karismatiske systemet.
I tillegg analyserte teamet den kjemiske sammensetningen av stjernene i Alpha Centauri-systemet for å lære mer om hva slags materiale som vil være tilgjengelig for å danne planeter. Basert på de forskjellige verdiene oppnådd ved observasjonskampanjer utført av forskjellige teleskoper på Alpha Centauris tre stjerner (Alpha, Beta og Proxima), var de i stand til å sette begrensninger for hva slags planeter som kunne eksistere der.
"Vi fant at eksisterende data utelukker planeter i den beboelige sonen over 53 jordmasser for alfa Centauri A, 8,4 jordmasser for Alpha Centauri B, og 0,47 jordmasser for Proxima Centauri," sa Zhao. "Når det gjelder de kjemiske sammensetningene, fant vi at forholdene mellom karbon / oksygen og magnesium / silisium for Alpha Centauri A og B er ganske like som solen."
I utgangspunktet utelukket resultatene av studien muligheten for eventuelle Jupiter-gassgiganter i Alpha Centauri-systemet. For Alpha Centauri A fant de videre at planeter som var mindre enn 50 jordmasser kunne eksistere, mens Alpha Centauri B kan ha planeter som er mindre enn 8 jordmasser. For Proxima Centauri, som vi vet å ha minst en jordlignende planet, bestemte de at det kan være mer enn halvparten av jordas masse.
I tillegg til å tilby håp for eksoplanettjegere, bærer denne studien med noen ganske interessante implikasjoner for planetarisk brukbarhet. I utgangspunktet er tilstedeværelsen av steinete planeter i systemet oppmuntrende; men uten gassgiganter, kan en nøkkelingrediens for å sikre at planetene forblir beboelig, mangle.
"[N] bare det kan fortsatt være beboelige, jordmessige planeter rundt våre nærmeste stjerners naboer, men det er heller ikke noen gassgiganter som kan true overlevelsen av disse potensielt beboelige, steinete planetene," sa Zhao. "Videre, hvis disse planetene eksisterer, vil de sannsynligvis ha lignende komposisjoner som vår helt egen jord gitt likheten i Alpha Cen A / B og vår elskede sol."
For øyeblikket er det ingen instrumenter som har kunnet bekrefte eksistensen av eksoplaneter i Alpha Centauri. Men som Zhao antydet, henne og lagkameratene er optimistiske om at fremtidige undersøkelser vil ha den nødvendige følsomheten for å gjøre det:
"[T] hans helt måned har sett igangsetting av flere neste generasjons instrumenter som lovet presisjonen som er nødvendig for å oppdage disse mulige planetene i nær fremtid, og denne analysen har vist at det med sikkerhet er verdt det å fortsette å se!"
Disse inkluderer den ESO-bygde Echelle SPectrograph for Rocky Exoplanet og Stable Spectroscopic Observations (ESPRESSO) - som nylig ble installert ved Paranal Observatory - og EXtreme PREcision Spectrometer (EXPRES) bygget ved Yale University. Dette sistnevnte instrument gjennomfører for tiden et observasjonsløp på Lowell Observatory i Arizona, som Zhao deltar i.
"Disse instrumentene lover en presisjon på ned til 10-30 cm / s og skal kunne oppdage mange flere mindre og lenger borte planeter - for eksempel beboelige planeter rundt Centauri-stjernene," sa Zhao. "Synsfeltet for disse to instrumentene er litt forskjellige (ESPRESSO har den sørlige halvkule, der Alpha Centauri er, mens EXPRES dekker den nordlige halvkule, for eksempel der Kepler og mange av K2-feltene er)."
Med nye instrumenter til disposisjon, og metoder som den Zhao og teamet hennes utviklet, er det nærmeste stjernesystemet til Jorden sikkert en veritabel skattekiste for astronomer og eksoplanettjegere de kommende årene. Og alt vi finner der vil sikkert bli mål for direkte studier av grupper som Project Blue og Breakthrough Starshot. Hvis ET bor ved siden av, hører vi snart om det!
