Å finne eksoplaneter er hardt arbeid. I tillegg til å kreve alvorlig sofistikerte instrumenter, tar det også team med engasjerte forskere; folk som er villige til å helle over datamengder for å finne bevis på fjerne verdener. Professor Kipping, en astronom basert på Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, er en slik person.
Innenfor det astronomiske samfunnet er Kipping mest kjent for sitt arbeid med eksomoner. Men forskningen hans strekker seg også til studier og karakterisering av eksoplaneter, som han forfølger sammen med kollegene ved Cool Worlds Laboratory ved Columbia University. Og det som har interessert ham mest de siste årene, er å finne eksoplaneter rundt vår sols nærmeste nabo - Proxima Centauri.
Kipping beskriver seg selv som en "modellerer", og kombinerer ny teoretisk modellering med moderne statistiske dataanalyseteknikker brukt på observasjoner. Han er også hovedetterforsker (PI) for Jakten på eksempler med Kepler (HEK) -prosjekt og en stipendiat ved Harvard College Observatory. De siste årene har han og teamet hans jaktet på eksoplaneter til det lokale stjerners nabolaget.
Inspirasjonen til dette søket går tilbake til 2012, da Kipping var på en konferanse og hørte nyheten om en serie eksoplaneter som ble oppdaget rundt Kepler 42 (også kalt KOI-961). Ved hjelp av data fra Kepler-oppdraget oppdaget et team fra California Institute of Technology tre eksoplaneter som kretser rundt denne røde dvergstjernen, som ligger omtrent 126 lysår fra Jorden.
Den gang husket Kipping hvordan forfatteren av studien - professor Philip Steven Muirhead, nå førsteamanuensis ved Institute for Astrophysical Research ved Boston University - kommenterte at dette stjernesystemet lignet veldig på våre nærmeste røde dvergstjerner - Barnards Star og Proxima Centauri.
I tillegg var Kepler 42s planeter enkle å oppdage, gitt at deres nærhet til stjernen betydde at de fullførte en orbital periode på omtrent en dag. Siden de passerer regelmessig foran stjernen sin, var sjansen for å se dem ved hjelp av transittmetoden god.
Som prof. Kipping fortalte Space Magazine via e-post, var dette "ah-ha-øyeblikket" som ville inspirere ham til å se på Proxima Centauri for å se om den også hadde et planetsystem:
“Vi ble inspirert av oppdagelsen av planeter som transiterte KOI-961 av Phil Muirhead og teamet hans ved å bruke Kepler-dataene. Stjernen er veldig lik Proxima, en sen M-dverg som har tre planeter under jordens størrelse veldig nær stjernen. Det fikk meg til å innse at hvis det systemet var rundt Proxima, ville sannsynligheten for transitt være 10% og stjernens lille størrelse ville føre til ganske påviselige signaler. "
I hovedsak innså Kipping at hvis et slikt planetarisk system også eksisterte rundt Proxima Centauri, en stjerne med lignende egenskaper, så ville de veldig lett å oppdage. Etter det begynte han og teamet å forsøke å bestille tid med et romteleskop. Og i 2014-15 hadde de fått tillatelse til å bruke det kanadiske romfartsorganets mikrovariabilitet og Oscillation of Stars (MOST) satellitt.
Omtrent samme størrelse som en koffert, veier den MEST satellitten bare 54 kg og er utstyrt med et ultra-high definition teleskop som måler bare 15 cm i diameter. Det er den første kanadiske vitenskapelige satellitten som ble plassert i bane på 33 år, og var det første romteleskopet som ble helt designet og bygget i Canada.
Til tross for størrelsen er MOST ti ganger mer følsom enn Hubble-romteleskopet. I tillegg visste Kipping og teamet hans at et oppdrag for å lete etter transoplaneter rundt Proxima Centauri ville være for høy risiko for noe som Hubble. Faktisk avviste CSA opprinnelig søknadene sine av samme grunn.
”MEST nektet oss innledningsvis fordi de ønsket å se på Alpha Centauri etter kunngjøringen fra Dumusque et al. av en planet der, ”sa Kipping. Så forståelig nok var ikke Proxima, som ingen planeter var kjent på den tiden, like høyt prioritert som Alpha Cen. Vi har aldri prøvd på Hubble-tid, det ville være et stort spørsmål om å stirre HST på en enkelt stjerne i flere måneder med bare 10% sjanse for å lykkes. ”
I 2014 og 2015 sikret de seg tillatelse til å bruke MEST og observerte Proxima Centauri to ganger - i mai begge år. Fra dette skaffet de seg en halv og halv verdi av rombasert fotometri, som de for tiden behandler for å se etter transitter. Som Kipping forklarte, var dette ganske utfordrende, siden Proxima Centauri er en veldig aktiv stjerne - utsatt for stjerneflor.
"Stjernen blusser veldig ofte og tydelig i våre data," sa han. "Å korrigere for denne effekten har vært en av de største hindringene i analysen vår. På plussiden er rotasjonsaktiviteten ganske dempet. Det andre problemet vi har er at DE MESTE kretser rundt Jorden en gang hvert 100 minutt, så vi får datahull hver gang MEST går bak Jorden. ”
Deres anstrengelser for å finne eksoplaneter rundt Proxima Centauri er spesielt betydningsfulle i lys av European Southern Observatory sin nylige kunngjøring om oppdagelsen av et landlig eksoplanett i Proxima Centauris beboelige sone (Proxima b). Men sammenlignet med ESO-ene Blek rød prikk prosjekt, Kipping og teamet hans stolte på forskjellige metoder.
Som Kipping forklarte, kom dette ned på forskjellen mellom transittmetoden og radial hastighetsmetoden:
"I hovedsak søker vi planeter som har riktig justering til transitt (eller formørkelse) over ansiktet til stjernen, mens radielle hastigheter ser etter en stjernes slingrende bevegelse som svar på gravitasjonspåvirkningen fra en kretsende planet. Det er alltid mindre sannsynlig at overganger lykkes for en gitt stjerne, fordi vi krever at justeringen skal være riktig. Imidlertid er utbetalingen at vi kan lære mer om planeten, inkludert ting som størrelse, tetthet, atmosfære og tilstedeværelse av måner og ringer. "
I de kommende månedene og årene kan Kipping og teamet hans bli bedt om å følge opp suksessen med ESOs oppdagelse. Etter å ha oppdaget Proxima b ved bruk av Radial Velocity-metoden, ligger det nå til astronomer å bekrefte eksistensen av denne planeten ved å bruke en annen deteksjonsmetode.
I tillegg kan mye læres om en planet gjennom transittmetoden, noe som vil være nyttig med tanke på alle de tingene vi fremdeles ikke vet om Proxima b. Dette inkluderer informasjon om atmosfæren, som transittmetoden ofte er i stand til å avsløre gjennom spektroskopiske målinger.
Det er nok å si, Kipping og kollegene er ganske glade for kunngjøringen om Proxima b. Som han sa det:
“Dette er kanskje den viktigste eksoplanettfunnet det siste tiåret. Det vil være bittert skuffende hvis Proxima b ikke gjennomføres, en planet som paradoksalt nok er så nær ennå så langt når det gjelder vår evne til å lære mer om det. For oss ville transitter ikke bare være prikken over i’en, og tjene bare som et bekreftelsessignal - snarere, transitter åpner døren for å lære de intime hemmelighetene til Proxima, og endre Proxima b fra et enkelt, anonymt datapunkt til en rik verden der hver måned ville vi høre om nye funn av hennes natur og karakter. ”
I september kommer Kipping til fakultetet ved Columbia University, hvor han fortsetter i jakten på eksoplaneter. Man kan bare håpe at de han og kollegene finner også innen rekkevidde!
