Det har varit en spännande tid för området exoplanetstudier nyligen! Förra sommaren meddelade forskare från European Southern Observatory (ESO) upptäckten av en jordliknande planet (Proxima b) belägen i stjärnsystemet som är närmast vår egen. Och för bara sex månader sedan meddelade ett internationellt team av astronomer upptäckten av sju steniga planeter som kretsar kring den närliggande stjärnan TRAPPIST-1.
Men i vad som kan vara den mest uppmuntrande upptäckten för dem som hoppas hitta en beboelig planet utanför jorden, tillkännagav ett internationellt team av astronomer upptäckten av fyra exoplanetkandidater i tau Ceti-systemet. Bortsett från att vara nära solsystemet - bara 12 ljusår bort - är detta fynd också uppmuntrande eftersom planetkandidaterna kretsar runt en stjärna mycket lik vår egen!
Studien som beskriver dessa fynd - "Färgskillnad gör skillnad: fyra planeten kandidater runt tau Ceti" - nyligen dykt upp online och har accepterats för publicering i Astrophysical Journal. Leds av forskare från Center for Astrophysics Research (CAR) vid University of Hertfordshire, analyserade teamet tau Ceti med hjälp av en brus eliminera modell för att bestämma förekomsten av fyra jordliknande planeter.
Denna upptäckt möjliggjordes tack vare pågående förbättringar inom instrumentering, observationer och datadelning, vilket möjliggör undersökningar av allt ökande känslighet. Som Steven Vogt, professor i astronomi och astrofysik vid UC Santa Cruz och en medförfattare på tidningen, sa i ett UCSC-pressmeddelande:
”Vi korsar nu äntligen en tröskel där vi genom mycket sofistikerad modellering av stora kombinerade datamängder från flera oberoende observatörer kan avbryta bruset på grund av stellar ytaktivitet från de mycket små signaler som genereras av gravitationskanalerna från jordstorlekar som kretsar runt planet. ”.
Detta är det senaste i en lång rad undersökningar av tau Ceti, som har varit intressant för astronomer i årtionden. År 1988 genomfördes flera radiella hastighetsmätningar av stjärnsystemet som utesluter möjligheten till massiva planeter på Jupiter-liknande avstånd. 2012 presenterade astronomer från UC Santa Barabara en studie som indikerade att tau Ceti kan kretsas av fem exoplaneter, varav två var inom stjärnans bebodda zon.
Teamet bakom studien inkluderade flera medlemmar som producerade den senaste studien. Vid den tiden ledde huvudförfattaren Mikko Tuomi (University of Hertfordshire, en medförfattare till den senaste) en ansträngning för att utveckla bättre dataanalysstekniker och använde denna stjärna som ett referensfall. Som Tuomi förklarade, gjorde dessa ansträngningar möjlighet att utesluta två av signalerna som tidigare har identifierats som planeter:
”Vi kom fram till ett genialt sätt att berätta skillnaden mellan signaler orsakade av planeter och de orsakade av stjärnans aktivitet. Vi insåg att vi kunde se hur stjärnas aktivitet skilde sig åt olika våglängder och använda den informationen för att skilja denna aktivitet från planets signaler. "
För den senaste studiens skull - som leds av Fabo Feng, en medlem av CAR - förlitade teamet sig på uppgifter som tillhandahålls av spektrografen Planet Searcher (HARPS) med hög noggrannhet Radialhastighet vid ESO: s La Silla-observatorium i Chile, och Högupplösta Echelle Spectrometer (HIRES) instrument vid WM Keck Observatory i Mauna Kea, Hawaii.
Från detta kunde de skapa en modell som tog bort "våglängdsberoende brus" från radiella hastighetsmätningar. Efter att ha använt den här modellen på undersökningar gjorda av tau Ceti, kunde de få mätningar som var tillräckligt känsliga för att upptäcka variationer i stjärnarörelsen så små som 30 cm per sekund. I slutändan drog de slutsatsen att tau Ceti har ett system på högst fyra exoplaneter.
Som Tuomi antydde, kan astronomer efter flera undersökningar och försök att eliminera främmande buller äntligen ha en klar bild av hur många planeter tau Ceti har och av vilken typ. "[N] o oavsett hur vi ser på stjärnan, det verkar finnas åtminstone fyra klippiga planeter som kretsar kring den," sade han. ”Vi lär oss sakta att skilja skillnaden mellan wobblor orsakade av planeter och de som orsakas av den stella aktiva ytan. Detta gjorde det möjligt för oss att i huvudsak verifiera förekomsten av de två yttre, potentiellt bebodda planeterna i systemet. ”
De beräknar vidare från sina raffinerade mätningar att dessa planeter har massor som sträcker sig från fyra jordmassor (alias "superjordar") till så låga som 1,7 jordmassor, vilket gör dem till de minsta planeter som någonsin har upptäckts runt en närliggande solliknande stjärna . Men mest spännande av allt är det faktum att två av dessa planeter (tau Ceti e och f) är belägna inom stjärnans bebodda zon.
Anledningen till detta beror på att tau Ceti är en G-typ (gul dvärg) stjärna, vilket gör den liknar vår egen sol - ungefär 0,78 gånger så massiv och hälften så ljus. Däremot har många nyligen upptäckta exoplaneter - som Proxima b och de sju planeterna från TRAPPIST-1 - alla kretsar i M-typen (röd dvärg). Jämfört med vår sol är dessa stjärnor variabla och instabila, vilket ökar deras chanser att strippa atmosfären på sina respektive planeter.
Dessutom, eftersom röda dvärgar är mycket mörkare än vår sol, skulle en stenig planet behöva kretsa mycket nära dem för att befinna sig inom deras beboeliga zoner. På den här typen av avstånd skulle planeten troligen vara tidligt låst, vilket innebär att en sida ständigt vänder mot solen. Även detta gör att oddsen på livet som dyker upp på någon sådan planet är ganska smala.
På grund av detta har astronomer sett fram emot att hitta fler exoplaneter runt stjärnor som är närmare i storlek, massa och ljusstyrka till våra egna. Men innan någon blir för upphetsad är det viktigt att notera att dessa världar är Super-Earths - med upp till fyra gånger jorden. Detta innebär att (beroende på deras täthet också) allt liv som kan uppstå på dessa planeter skulle bli utsatt för avsevärt ökad tyngdkraft.
Dessutom omger en massiv skräpskiva stjärnan, vilket innebär att dessa yttersta planeter antagligen utsätts för intensivt bombardement av asteroider och kometer. Det här betyder inte exakt bra för potentiellt liv på dessa planeter! Ändå är denna studie mycket uppmuntrande och av flera skäl. Utöver att hitta starka bevis på exoplaneter runt en solliknande stjärna, är mätningarna som ledde till deras upptäckt de mest känsliga hittills.
I takt med att deras metoder förbättras bör forskare komma till gränsen på 10 centimeter per sekund på nolltid. Detta är den nivå som känslomässigt krävs för att upptäcka jordanaloger - alias. mässingsringen för exoplanetjägare. Som Feng antydde:
”Vår upptäckt av sådana svaga wobbles är en milstolpe i jakten på jordanaloger och förståelsen av jordens brukbarhet genom jämförelse med dessa analoger. Vi har infört nya metoder för att ta bort bruset i data för att avslöja de svaga planetens signaler. ”
Tänk på det! På nolltid skulle exoplanetjägare kunna hitta en mängd planeter som inte bara är väldigt nära i storlek och massa till jorden utan också kretsar inom sina stjärnor bebörliga zoner. Vid den tidpunkten är det säkert att forskare kommer att avstå från definitivt vaga termer som ”potentiellt beboelig” och ”jordliknande” och börjar använda termer som ”jordanalog” på ett säkert sätt. Ingen mer tvetydighet, bara den fasta övertygelsen om att jorden inte är unik!
Med uppskattningsvis 100 miljarder planeter bara i vår galax är vi säkra på att hitta flera jordar här ute. Man kan bara hoppas att de har gett upphov till ett komplicerat liv som vårt eget och att de är på humör att chatta!
