W odległości 4,37 lat świetlnych od Ziemi Alpha Centauri jest najbliższym naszym układem gwiezdnym. Przez pokolenia naukowcy i myśliciele spekulacyjni zastanawiali się, czy może mieć układ planetarny taki jak nasze Słońce i czy może tam istnieć życie. Niestety ostatnie wysiłki w celu zlokalizowania planet pozasłonecznych w tym układzie gwiezdnym zakończyły się niepowodzeniem, a potencjalne wykrycia okazały się później wynikiem artefaktów w danych.
W odpowiedzi na te nieudane wysiłki opracowywanych jest kilka bardziej ambitnych projektów mających na celu znalezienie egzoplanet wokół Alfa Centauri. Należą do nich teleskopy kosmiczne z bezpośrednim obrazowaniem, takie jak Project Blue i misja międzygwiezdna znana jako Breakthrough Starshot. Ale według nowego badania przeprowadzonego przez naukowców z Yale University, istniejące dane mogą być wykorzystane do określenia prawdopodobieństwa planet w tym systemie (a nawet jakiego rodzaju).
Badanie, w którym szczegółowo opisano ich wyniki, pojawiło się niedawno w The Astronomical Journalpod tytułem „Wykrywalność planety w systemie Alpha Centauri”. Badanie prowadzone było przez Lily Zhao, absolwentkę Uniwersytetu Yale i stypendystę National Science Foundation (NSF), a współautorem były Debora Fischer, John Brewer i Matt Giguere z Yale oraz Bárbara Rojas-Ayala z Universidad Andrés Bello w Chile.
Ze względu na ich badania Zhao i jej zespół zastanowili się, dlaczego próby lokalizacji planet w najbliższym naszym układzie gwiezdnym jak dotąd się nie powiodły. Jest to zaskakujące, gdy weźmie się pod uwagę, jak statystycznie Alpha Centauri najprawdopodobniej będzie miała własny system. Jak wskazał prof. Fischer w ostatnim komunikacie prasowym Yale News:
„Wszechświat powiedział nam, że najpowszechniejszymi typami planet są małe planety, a nasze badania pokazują, że są to dokładnie te, które najprawdopodobniej będą krążyć wokół Alpha Centauri A i B… Ponieważ Alpha Centauri jest tak blisko, jest to nasz pierwszy przystanek poza naszym układem słonecznym. Niemal na pewno będą małe, skaliste planety wokół Alpha Centauri A i B. ”
Oprócz bycia profesorem astronomii na Uniwersytecie Yale, Debora Fischer jest także jednym z liderów Grupy Yale Exoplanets. Jako ekspert w swojej dziedzinie Fischer poświęciła dziesięciolecia swojego życia na badania egzoplanet i poszukiwanie analogów Ziemi poza naszym Układem Słonecznym. Przy częściowym finansowaniu zapewnionym przez NASA i National Science Foundation zespół polegał na istniejących danych zebranych przez niektóre z najnowszych instrumentów do polowania na egzoplanetę.
Należą do nich CHIRON, spektrograf zamontowany na małym i średnim systemie badań apertury (SMARTS) w Obserwatorium Cerro Telolo Inter-American Observatory (CTIO) w Chile. Instrument ten został zbudowany przez zespół Fischera, a dostarczone przez niego dane zostały połączone z wysokiej dokładności prędkości radialnej Planet Searcher (HARPS) oraz instrumentami ultrafioletowymi i wizualnymi spektrografami Echelle (UVES) w Very Large Telescope (VLT) ESO.
Korzystając z dziesięciu lat danych gromadzonych przez te instrumenty, Zhao i jej koledzy utworzyli system siatki dla systemu Alpha Centauri. Zamiast szukać oznak planet, które istniały, wykorzystali dane, aby wykluczyć, jakie typy planet nie mogłyby tam istnieć. Jak Zhao powiedział Space Magazine e-mailem:
„To badanie było wyjątkowe, ponieważ wykorzystało istniejące dane systemu Alpha Centauri nie do znalezienia planet, ale do scharakteryzowania, które planety nie mogłyby istnieć. W ten sposób zwrócił więcej informacji o systemie jako całości i zapewnia wytyczne dla przyszłych obserwacji tego wyjątkowo charyzmatycznego systemu.
Ponadto zespół przeanalizował skład chemiczny gwiazd w układzie Alpha Centauri, aby dowiedzieć się więcej o rodzajach materiałów, które byłyby dostępne do formowania planet. W oparciu o różne wartości uzyskane podczas kampanii obserwacyjnych prowadzonych przez różne teleskopy na trzech gwiazdach Alpha Centauri (Alpha, Beta i Proxima), byli w stanie nałożyć ograniczenia na to, jakie rodzaje planet mogą tam istnieć.
„Odkryliśmy, że istniejące dane wykluczają planety w strefie zamieszkałej powyżej 53 mas Ziemi dla alfa Centauri A, 8,4 masy Ziemi dla Alpha Centauri B i 0,47 masy Ziemi dla Proxima Centauri”, powiedział Zhao. „Jeśli chodzi o skład chemiczny, stwierdziliśmy, że stosunki węgla / tlenu i magnezu / krzemu dla Alpha Centauri A i B są dość podobne do Słońca”.
Zasadniczo wyniki ich badań skutecznie wykluczyły możliwość jakichkolwiek gazowych gigantów wielkości Jowisza w układzie Alfa Centauri. W przypadku Alpha Centauri A naukowcy odkryli, że mogą istnieć planety o masie mniejszej niż 50 mas Ziemi, natomiast Alpha Centauri B może mieć planety mniejsze niż 8 mas Ziemi. W przypadku Proxima Centauri, o którym wiemy, że ma co najmniej jedną planetę podobną do Ziemi, ustalili, że może ich być więcej niż połowa masy Ziemi.
Oprócz dawania nadziei łowcom egzoplanet, niniejsze badanie niesie ze sobą dość interesujące implikacje dla zamieszkiwania planet. Zasadniczo obecność planet skalistych w systemie jest zachęcająca; ale bez gazowych gigantów kluczowy składnik w zapewnieniu, że planety pozostaną nadające się do zamieszkania, może być pominięty.
„Nie tylko nadal mogą istnieć nadające się do zamieszkania planety masy Ziemi wokół naszych najbliższych gwiezdnych sąsiadów, ale nie ma też żadnych gazowych gigantów, które mogłyby zagrozić przetrwaniu tych potencjalnie nadających się do zamieszkania, skalistych planet”, powiedział Zhao. „Ponadto, jeśli planety te istnieją, prawdopodobnie będą miały podobny skład do naszej własnej Ziemi, biorąc pod uwagę podobieństwo w Alpha Cen A / B i naszym ukochanym Słońcu”.
Obecnie nie ma instrumentów, które byłyby w stanie potwierdzić istnienie jakichkolwiek egzoplanet w Alpha Centauri. Ale, jak wskazała Zhao, ona i jej koledzy z drużyny są optymistami, że przyszłe ankiety będą miały niezbędną wrażliwość, aby to zrobić:
„Już w tym miesiącu uruchomiono kilka instrumentów nowej generacji, obiecujących precyzję niezbędną do odkrycia tych możliwych planet w najbliższej przyszłości, a ta analiza wykazała, że na pewno warto dalej szukać!”
Należą do nich zbudowane przez ESO SPectrograph Echelle dla Rocky Exoplanet i stabilnej obserwacji spektroskopowej (ESPRESSO) - niedawno zainstalowane w Obserwatorium Paranal - oraz EXtreme PREcision Spectrometer (EXPRES) zbudowany na Uniwersytecie Yale. Ten ostatni instrument prowadzi obecnie obserwację w Obserwatorium Lowell w Arizonie, w którym bierze udział Zhao.
„Instrumenty te obiecują dokładność do 10-30 cm / s i powinny być w stanie wykryć znacznie mniejsze i oddalone planety - takie jak planety nadające się do zamieszkania wokół gwiazd Centauri” - powiedział Zhao. „Pole widzenia tych dwóch instrumentów jest nieco inne (ESPRESSO ma półkulę południową, na której znajduje się Alpha Centauri, natomiast EXPRES obejmuje półkulę północną, na przykład tam, gdzie jest Kepler i wiele pól K2).”
Mając do dyspozycji nowe instrumenty i metody takie jak ta, którą opracowała Zhao i jej zespół, najbliższy system gwiezdny na Ziemi z pewnością stanie się prawdziwą skarbnicą dla astronomów i łowców egzoplanet w nadchodzących latach. A wszystko, co tam znajdziemy, z pewnością stanie się celem bezpośrednich badań prowadzonych przez grupy takie jak Project Blue i Breakthrough Starshot. Jeśli ET znajduje się w sąsiedztwie, z pewnością wkrótce się o tym dowiemy!
