Att hitta exoplaneter är hårt arbete. Förutom att det kräver allvarligt sofistikerade instrument tar det också team av engagerade forskare; människor som är villiga att hälla över mängder data för att hitta bevis på avlägsna världar. Professor Kipping, en astronom baserad på Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, är en sådan person.
Inom det astronomiska samhället är Kipping mest känd för sitt arbete med exomoons. Men hans forskning sträcker sig också till studier och karaktärisering av exoplaneter, som han bedriver med sina kollegor vid Cool Worlds Laboratory vid Columbia University. Och det som har intresserat honom mest de senaste åren är att hitta exoplaneter runt vår Suns närmaste granne - Proxima Centauri.
Kipping beskriver sig själv som en ”modelerare” och kombinerar ny teoretisk modellering med moderna statistiska dataanalystekniker tillämpade på observationer. Han är också huvudutredaren för PI Jakten på exomoons med Kepler (HEK) -projekt och en stipendiat vid Harvard College Observatory. Under de senaste åren har han och hans team letat efter exoplaneter till det lokala stellarområdet.
Inspirationen för denna sökning går tillbaka till 2012, då Kipping var på en konferens och hörde nyheten om en serie exoplaneter som upptäcktes runt Kepler 42 (alias KOI-961). Med hjälp av data från Kepler-uppdraget upptäckte ett team från California Institute of Technology tre exoplaneter som kretsar kring den röda dvärgstjärnan, som ligger cirka 126 ljusår från jorden.
Vid den tiden påminde Kipping om hur författaren till studien - professor Philip Steven Muirhead, nu docent vid Institute for Astrophysical Research vid Boston University - kommenterade att detta stjärnsystem liknade våra närmaste röda dvärgstjärnor - Barnards stjärna och Proxima Centauri.
Dessutom var Kepler 42: s planeter lätta att upptäcka, med tanke på att deras närhet till stjärnan innebar att de slutförde en omloppsperiod på ungefär en dag. Eftersom de passerar regelbundet framför sin stjärna var oddsen för att se dem med Transitmetoden bra.
Som professor Kipping berättade för Space Magazine via e-post, var detta "ah-ha-ögonblicket" som skulle inspirera honom att titta på Proxima Centauri för att se om det också hade ett system med planeter:
”Vi inspirerades av upptäckten av planeter som passerade KOI-961 av Phil Muirhead och hans team som använde Kepler-uppgifterna. Stjärnan liknar Proxima, en sen M-dvärg som har tre planeter i jordstorlek som ligger mycket nära stjärnan. Det fick mig att inse att om det systemet var runt Proxima skulle troligen för transitering vara 10% och stjärnans små storlek skulle leda till ganska detekterbara signaler. "
I huvudsak insåg Kipping att om ett sådant planetsystem också fanns kring Proxima Centauri, en stjärna med liknande egenskaper, så skulle de mycket lätt att upptäcka. Efter det började han och hans team försöka boka tid med ett rymdteleskop. Och 2014-15 hade de fått tillstånd att använda den kanadensiska rymdbyråns mikrovariabilitet och oscillation of stars (MOST) -satelliten.
Ungefär samma storlek som en resväska väger den mest satellit bara 54 kg och är utrustad med ett ultra-high definition teleskop som mäter bara 15 cm i diameter. Det är den första kanadensiska vetenskapliga satelliten som placerades i omloppsbana på 33 år och var det första rymdteleskopet som helt designades och byggdes i Kanada.
Trots sin storlek är MOST tio gånger mer känslig än Hubble Space Telescope. Dessutom visste Kipping och hans team att ett uppdrag att leta efter transoplaneter runt Proxima Centauri skulle vara för hög risk för något som Hubble. I själva verket avvisade CSA ursprungligen sina ansökningar av samma skäl.
”MEST förnekade oss inledningsvis för att de ville titta på Alpha Centauri efter tillkännagivandet av Dumusque et al. av en planet där, ”sa Kipping. ”Så förståeligtvis var Proxima, för vilket inga planeter kändes då, inte så hög prioritet som Alpha Cen. Vi har aldrig ens försökt under Hubble-tiden, det skulle vara en enorm begäran att stirra HST på en enda stjärna i månader på gång med bara 10% chans för framgång. ”
År 2014 och 2015 säkrade de tillstånd att använda MEST och observerade Proxima Centauri två gånger - i maj av båda åren. Från detta förvärvade de en rymdbaserad fotometri för en och en halv månad av värdet, som de för närvarande bearbetar för att leta efter transiter. Som Kipping förklarade var detta ganska utmanande, eftersom Proxima Centauri är en mycket aktiv stjärna - utsatt för stjärnskydd.
"Stjärnan blossar mycket ofta och framträdande i våra data," sade han. ”Att korrigera för denna effekt har varit ett av de största hindren i vår analys. På plussidan är rotationsaktiviteten ganska dämpad. Den andra frågan vi har är att MEST kretsar runt jorden en gång var 100: e minut, så vi får datagap varje gång MEST går bakom jorden. ”
Deras ansträngningar för att hitta exoplaneter runt Proxima Centauri är särskilt betydelsefulla mot bakgrund av Europeiska södra observatoriets nyligen tillkännagivande om upptäckten av en markexoplanet inom Proxima Centauris bebodda zon (Proxima b). Men jämfört med ESO: s Blek röd prick projekt, Kipping och hans team förlitade sig på olika metoder.
Som Kipping förklarade kom detta till skillnaden mellan Transitmetoden och Radial Velocity Method:
”I huvudsak söker vi planeter som har rätt inriktning på transitering (eller förmörkelse) över stjärnans yta, medan radiella hastigheter letar efter en stjärnas slingrande rörelse som svar på gravitationspåverkan från en kretsande planet. Transiter är alltid mindre benägna att lyckas för en given stjärna, eftersom vi kräver att anpassningen är helt rätt. Utdelningen är dock att vi kan lära oss mer om planeten, inklusive saker som det är storlek, densitet, atmosfär och närvaro av månar och ringar. "
Under de kommande månaderna och åren kan Kipping och hans team uppmanas att följa upp framgången för ESO: s upptäckt. Efter att ha upptäckt Proxima b med hjälp av Radial Velocity-metoden, ligger det nu för astronomer att bekräfta existensen av denna planet med hjälp av en annan detekteringsmetod.
Dessutom kan man lära sig mycket om en planet genom Transitmetoden, vilket skulle vara till hjälp med tanke på alla saker som vi fortfarande inte vet om Proxima b. Detta inkluderar information om dess atmosfär, som Transitmetoden ofta kan avslöja genom spektroskopiska mätningar.
Det räcker med att säga, Kipping och hans kollegor är ganska upphetsade över tillkännagivandet av Proxima b. Som han uttryckte det:
”Det här är kanske den viktigaste exoplanetupptäckten under det senaste decenniet. Det skulle vara bittert besvikelse om Proxima b inte passerar, en planet som paradoxalt nog är så nära men hittills vad gäller vår förmåga att lära sig mer om det. För oss skulle transiter inte bara vara glasyren på kakan, bara tjäna som en bekräftelsessignal - snarare öppnar transiterna dörren för att lära sig de intima hemligheterna för Proxima, ändra Proxima b från en enda, anonym datapunkt till en rik värld där varje månad skulle vi höra om nya upptäckter av hennes natur och karaktär. ”
Kommande september kommer Kipping att gå med på fakulteten vid Columbia University, där han kommer att fortsätta i sin jakt på exoplaneter. Man kan bara hoppas att de som han och hans kollegor hittar också är inom räckhåll!
