Astronomen hebben mede met behulp van ESO-telescopen duidelijk bewijs gevonden van een planeet die draait om Proxima Centauri, de dichtstbijzijnde ster vanaf de aarde. Deze langgezochte wereld, die de naam Proxima b heeft gekregen, draait in 11 dagen rond zijn koele rode moederster en heeft een temperatuur waarbij vloeibaar water op het oppervlak mogelijk is. De rotsachtige wereld is iets zwaarder dan de aarde. Het is de dichtstbijzijnde exoplaneet en het kan ook de meest nabije woonplaats zijn voor leven buiten ons zonnestelsel. Het artikel dat deze vondst beschrijft, staat in het tijdschrift Nature van 25 augustus 2016.
Op een afstand van iets meer dan vier lichtjaar van ons zonnestelsel bevindt zich een rode dwergster met de naam Proxima Centauri. Het is, de naam proxima (nabij) verraadt het al, de dichtstbijzijnde ster gezien vanaf de aarde als we de zon niet meetellen. Deze koele ster in het zuidelijke sterrenbeeld Centaur is te zwak om met het blote oog te zien en wordt overstraald door de heldere dubbelster Alpha Centauri AB.
In de eerste helft van 2016 werd Proxima Centauri regelmatig bestudeerd met de HARPS-spectrograaf op de ESO 3,6-meter telescoop op La Silla in Chili. Tegelijkertijd werd de ster in de gaten gehouden door andere telescopen op de wereld. Dit gebeurde tijdens de zogenoemde Pale Red Dot-campagne. Een team onder leiding van Guillem Anglada van Queen Mary University of London, keek of de ster minuscule schommelingen vertoonde. Die schommelingen kunnen veroorzaakt worden door de zwaartekracht van een mogelijke planeet in een baan om de ster.
De voortgang van de campagne werd tussen half januari en april 2016 met het publiek gedeeld op de Pale Red Dot-website en via social media. Naast de resultaten verschenen ook talloze populairwetenschappelijke artikelen van de hand van specialisten van over de hele wereld.
Guillem Anglada-Escudé legt de achtergrond uit van de unieke zoektocht: “De eerste aanwijzingen voor een mogelijke planeet ontstonden al in 2013, maar toen waren de waarnemingen niet overtuigend genoeg. Sindsdien hebben we hard gewerkt om met de hulp van ESO en anderen meer waarnemingen te doen. We zijn ongeveer twee jaar geleden begonnen met het plannen van de Pale Red Dot-campagne.”
De Pale Red Dot-gegevens, gecombineerd met eerdere waarnemingen van ESO- en andere sterrenwachten, onthulden een helder signaal: soms komt Proxima Centauri met ongeveer 5 kilometer per uur (menselijke wandelsnelheid) naar de aarde toe en soms verwijdert hij zich met dezelfde snelheid. Dit regelmatige patroon van de veranderende radiële snelheid herhaalt zich elke 11,2 dagen. Nauwkeurige analyse van de resulterende kleine Dopplerverschuivingen wijzen op de aanwezigheid van een planeet met ten minste 1,3 keer de massa van de aarde die rond Proxima Centauri draait op een afstand van ongeveer 7 miljoen kilometer (slechts 5% van de afstand aarde-zon).
Guillem Anglada-Escudé vertelt over de opwinding van de laatste paar maanden: "Ik checkte de consistentie van het signaal elke dag tijdens de 60 nachten van de Pale Red Dot-campagne. De eerste 10 waren veelbelovend, de eerste 20 kwamen overeen met de verwachtingen en op dag 30 waren de resultaten behoorlijk onherroepelijk en begonnen we ons artikel te schrijven!"
Rode dwergen zoals Proxima Centauri zijn zulke actieve sterren dat het ook kan lijken alsof er een planeet aanwezig is terwijl dat niet het geval is. Om deze mogelijkheid uit te sluiten, bestudeerde het team hoe de helderheid van de ster veranderde tijdens de meetcampagne. De onderzoekers gebruikten hiervoor de ASH2-telescoop van het San Pedro de Atacama Celestial Explorations Observatory in Chili en het netwerk van telescopen van het Las Cumbres Observatory. Als de ster een van zijn grillige uitbarstingen had, lieten de onderzoekers de gegevens over de schommelingen weg uit hun meetreeks.
Hoewel de planeet Proxima b dichterbij zijn ster staat dan Mercurius bij de zon is de ster een stuk zwakker dan de zon. Daarom bevindt Proxima b zich toch in de leefbare zone rond zijn ster en heeft de planeet een geschatte oppervlaktetemperatuur waarbij het voorkomen van vloeibaar water mogelijk kan zijn. Ondanks de baan van Proxima b rond zijn ster, kunnen de omstandigheden op het oppervlak sterk beïnvloed zijn door de uv- en röntgenstraling die van de ster komen. Die straling is veel intenser dan wat de aarde van de zon voor zijn kiezen krijgt.
Twee andere wetenschappelijke artikelen gaan in op de leefbaarheid van Proxima b en het mogelijke klimaat op de planeet. Het lijkt erop dat vloeibaar water alleen op het oppervlak aanwezig kan zijn in de zonnigste gebieden. Als er sprake is van synchrone rotatie (zoals onze maan rond de aarde draait), dan kan er vloeibaar water zijn op de helft die naar de ster toe is gericht. Als er sprake is van 3:2 resonantierotatie (zoals Mercurius rond de zon draait) dan kan er vloeibaar water zijn in de tropische gordel. De draaiing van planeet Proxima b, de sterke straling van de ster en de vormingsgeschiedenis van de planeet zorgen ervoor dat het klimaat nogal verschilt van dat op aarde en dat het onwaarschijnlijk is dat er op Proxima b seizoenen voorkomen.
Deze ontdekking van de planeet is het begin van uitgebreidere waarnemingen met de huidige instrumenten [5] en met de volgende generatie telescopen zoals de European Extremely Large Telescope (E-ELT). Proxima b zal een belangrijk doelwit zijn in de jacht naar het bewijs van leven elders in het heelal. Het Alpha Centaur-systeem is overigens al onderwerp van het StarShot-project, de eerste poging van de mensheid om naar een ander zonnestelsel te reizen.
Guillem Anglada-Escudé concludeert: "Er zijn al veel exoplaneten gevonden en er zullen er nog veel meer worden ontdekt, maar de zoektocht naar en de vondst van de dichtstbijzijnde aardachtige planeet is de grootste ervaring van mijn leven en voor velen van ons. Veel mensen zijn in meer of mindere mate betrokken geweest bij deze ontdekking. Het resultaat is een eerbetoon aan hen allemaal. De zoektocht naar leven op Proxima b is de volgende stap..."
Meer afbeeldingen, video's en informatie op de Nederlandstalige ESO-website.