Ända sedan Kepler rymdteleskopet började upptäcka tusentals exoplaneter i vår galax, astronomer har ivrigt väntat på dagen när nästa generations uppdrag distribueras. Dessa inkluderar de efterlängtade James Webb rymdteleskop, som planeras ta utrymme 2019, men också de många markbaserade observatorier som för närvarande håller på att byggas.
En av dessa är Exoplanets in Transits och deras Atmospheres (ExTrA) -projekt, som är det senaste tillskottet till ESO: s La Silla-observatorium i Chile. Med hjälp av transiteringsmetoden kommer denna anläggning att förlita sig på tre 60 centimeter (23,6 tum) teleskop för att söka efter jordstorlekar exoplaneter runt M-typen (röd dvärg) stjärnor i Vintergalaxen. Denna vecka började anläggningen med att samla sitt första ljus.
Transitmetoden (aka Transit Photometry) består av övervakningsstjärnor för periodiska dopp i ljusstyrka. Dessa dopp orsakas av planeter som passerar framför stjärnan (alias transiterande) relativt observatören. Tidigare har det upptäckts att detektera planeter runt stjärnor av M-typ med denna metod eftersom röda dvärgar är den minsta och dimmaste stjärnklassen i det kända universum och avger majoriteten av deras ljus i det nära-infraröda bandet.
Dessa stjärnor har emellertid också visat sig vara en skattekista när det gäller steniga, jordliknande exoplaneter. Under de senaste åren har steniga planeter upptäckts runt stjärnan som Proxima Centauri och Ross 128, medan TRAPPIST-1 hade ett system med sju steniga planeter. Dessutom har det förekommit studier som har visat att potentiellt bebodda, steniga planeter kan vara mycket vanliga runt röda dvärgstjärnor.
Till skillnad från andra anläggningar är ExTrA-projektet väl lämpat att göra undersökningar för planeter runt röda dvärgar på grund av dess plats i utkanten av Atacamaöknen i Chile. Som Xavier Bonfils, projektets ledande forskare, förklarade:
“La Silla valdes som teleskopens hem på grund av platsens utmärkta atmosfäriska förhållanden. Den typ av ljus vi observerar - nära infraröd - absorberas mycket lätt av jordens atmosfär, så vi krävde de torraste och mörkaste förhållandena som möjligt. La Silla är en perfekt matchning till våra specifikationer.”
Dessutom kommer ExTrA-anläggningen att förlita sig på en ny metod som innebär att kombinera optisk fotometri med spektroskopisk information. Detta består av dess tre teleskop som samlar ljus från en målstjärna och fyra följeslagare för jämförelse. Detta ljus matas sedan genom optiska fibrer till en spektrograf med flera objekt för att analysera det i många olika våglängder.
Detta tillvägagångssätt ökar nivån på uppnåbar precision och hjälper till att mildra den störande effekten av jordens atmosfär, liksom potentialen för fel som införs av instrument och detektorer. Utöver målet att helt enkelt hitta planeter som passerar framför sina röda dvärgstjärnor, kommer ExTrA-teleskop också att studera planeterna som den hittar för att bestämma deras kompositioner och deras atmosfärer.
Kort sagt kommer det att hjälpa till att avgöra huruvida dessa planeter verkligen kan vara beboeliga eller inte. Som Jose-Manuel Almenara, en medlem av ExTrA-teamet, förklarade:
“Med ExTrA kan vi också ta upp några grundläggande frågor om planeter i vår galax. Vi hoppas kunna utforska hur vanliga dessa planeter är, beteendet hos flerplanet-system och vilka miljöer som leder till deras bildning,”
Potentialen att söka efter extra-solplaneter runt röda dvärgstjärnor är en enorm möjlighet för astronomer. Inte bara är de den vanligaste stjärnan i universumet och står för 70% av stjärnorna i vår galax bara, de är också väldigt långlivade. Medan stjärnor som vår sol har en livslängd på cirka 10 miljarder år, kan röda dvärgar förbli i sin huvudsakliga fas i upp till 10 biljoner år.
Av dessa skäl finns det de som tycker att stjärnor av M-typ är vårt bästa alternativ för att hitta beboelige planeter på lång sikt. Samtidigt finns det olösta frågor om planeter som kretsar runt röda dvärgstjärnor kan förbli bebodda länge på grund av deras variation och tendens att blossa upp. Men med ExTrA och andra nästa generations instrument som kommer i drift kan astronomer kanske ta itu med dessa brinnande frågor.
Som Bonfils uttryckligt uttryckte det:
“Med nästa generation teleskop, till exempel ESO: s Extremely Large Telescope, kan vi kanske studera atmosfärerna av exoplaneter som hittats av ExTra för att försöka bedöma livskraften hos dessa världar för att stödja livet som vi känner till det. Studien av exoplaneter för in det som en gång var science fiction till vetenskapens värld.”
ExTrA är ett franska projekt som finansieras av Europeiska forskningsrådet och det franska Agence National de la Recherche och dess teleskoper kommer att drivas på distans från Grenoble, Frankrike. Se också till att njuta av den här videon av ExTrA som går online, med tillstånd av ESOcast:
