Stap naar buiten op een heldere nacht, en je kunt zeker zijn van iets dat onze voorouders zich alleen konden voorstellen:elke ster die je ziet, is waarschijnlijk gastheer voor ten minste één planeet.

De werelden die om andere sterren draaien, worden "exoplaneten, " en ze zijn er in een grote verscheidenheid aan maten, van gasreuzen groter dan Jupiter tot klein, rotsachtige planeten die ongeveer zo groot zijn als de aarde of Mars. Ze kunnen heet genoeg zijn om metaal te koken of in de vriezer worden bewaard. Ze kunnen zo strak om hun sterren draaien dat een "jaar" maar een paar dagen duurt; ze kunnen tegelijkertijd om twee zonnen draaien. Sommige exoplaneten zijn zonloze schurken, dwalen door de melkweg in permanente duisternis.

dat melkwegstelsel, De melkweg, is de dikke stroom sterren die door de hemel snijdt op het donkerste, helderste nachten. Zijn spiraalvormige uitgestrektheid bevat waarschijnlijk ongeveer 400 miljard sterren, onze zon onder hen. En als elk van die sterren niet slechts één planeet heeft, maar, zoals de onze, een heel systeem van hen, dan is het aantal planeten in de melkweg werkelijk astronomisch:we gaan al naar de biljoenen.

Wij mensen speculeren al duizenden jaren over dergelijke mogelijkheden, maar de onze is de eerste generatie die het weet, met zekerheid, dat exoplaneten echt bestaan. In feite, weg daar. Onze dichtstbijzijnde buurster, Proxima Centauri, werd onlangs ontdekt dat het ten minste één planeet bezit - waarschijnlijk een rotsachtige. Het is 4,5 lichtjaar verwijderd - meer dan 25 biljoen mijl (40 biljoen kilometer). De meeste exoplaneten die tot nu toe zijn gevonden, bevinden zich honderden of duizenden lichtjaren van ons verwijderd.

Het slechte nieuws:we kunnen ze nog niet bereiken, en zal niet snel voetsporen op hen achterlaten. Het goede nieuws:we kunnen naar ze kijken, hun temperatuur opnemen, proef hun sferen en, misschien op een dag binnenkort, tekenen van leven detecteren die mogelijk verborgen zijn in lichtpixels die worden opgevangen door deze schemerige, verre werelden.

De eerste exoplaneet die op het wereldtoneel uitbarstte was 51 Pegasi b, een "hete Jupiter" op 50 lichtjaar afstand die is opgesloten in een vierdaagse baan rond zijn ster. Het keerpunt was 1995. Plotseling, exoplaneten waren een ding.

Maar er waren al een paar hints naar voren gekomen. In 1988 werd een planeet ontdekt die nu bekend staat als Tadmor. hoewel de ontdekking in 1992 werd ingetrokken. Tien jaar later, meer en betere data lieten definitief zien dat het er toch echt was.

En er was ook een systeem van drie "pulsarplaneten" gedetecteerd, vanaf 1992. Deze planeten draaien in een baan om een ​​pulsar van ongeveer 2, 300 lichtjaar verwijderd. Pulsars zijn de hoge dichtheid, snel ronddraaiende lijken van dode sterren, alle planeten in een baan om hen heen harken met verschroeiende lansen van straling.

Nu leven we in een universum van exoplaneten. Het aantal bevestigde planeten is 3, 700, en stijgen. Dat is slechts een kleine steekproef van de melkweg als geheel. Het aantal kan binnen tien jaar oplopen tot tienduizenden, als we het aantal verhogen, en het observeren van kracht, van robottelescopen die de ruimte in worden geheven.

Hoe zijn we hier gekomen?

We staan ​​op een afgrond van de wetenschappelijke geschiedenis. Het tijdperk van vroege verkenning, en de eerste bevestigde detecties van exoplaneten, maakt plaats voor de volgende fase:scherpere en geavanceerdere telescopen, in de ruimte en op de grond. Ze gaan breed, maar gaan ook dieper. Sommigen zullen de taak krijgen om een ​​steeds nauwkeurigere volkstelling van deze verre werelden uit te voeren, hun vele maten en soorten vastspijkeren. Anderen zullen individuele planeten nader bekijken, hun atmosfeer, en hun potentieel om een ​​of andere vorm van leven te herbergen.

Directe beeldvorming van exoplaneten - dat wil zeggen, actuele beelden – zullen een steeds grotere rol gaan spelen, hoewel we grotendeels via indirecte middelen tot onze huidige staat van kennis zijn gekomen. De twee belangrijkste methoden zijn afhankelijk van wiebelen en schaduwen. De "wobble"-methode, radiale snelheid genoemd, let op de veelbetekenende trillingen van sterren terwijl ze heen en weer worden getrokken door de zwaartekracht van een in een baan om de aarde draaiende planeet. De grootte van de wiebel onthult het "gewicht, " of massa, van de planeet.

Deze methode leverde de allereerste bevestigde detecties van exoplaneten op, inclusief 51 Peg in 1995, ontdekt door astronomen Michel Mayor en Didier Queloz. Grondtelescopen met behulp van de radiale snelheidsmethode hebben tot nu toe bijna 700 planeten ontdekt.

Maar de overgrote meerderheid van exoplaneten is gevonden door te zoeken naar schaduwen:de ongelooflijk kleine dip in het licht van een ster wanneer een planeet zijn gezicht kruist. Astronomen noemen deze oversteek een 'transit'.

De grootte van de dip in het sterrenlicht laat zien hoe groot de doorgaande planeet is. Niet verrassend, deze zoektocht naar planetaire schaduwen staat bekend als de transitmethode.

NASA's Kepler-ruimtetelescoop, gelanceerd in 2009, heeft er bijna 2 gevonden, 700 bevestigde exoplaneten op deze manier. Nu in zijn "K2" missie, Kepler ontdekt nog steeds nieuwe planeten, hoewel de brandstof naar verwachting binnenkort opraakt.

Elke methode heeft zijn plussen en minnen. Wobble-detecties geven de massa van de planeet, maar geef geen informatie over de omtrek van de planeet, of doorsnee. Doorgangsdetecties onthullen de diameter, maar niet de massa.

Maar wanneer meerdere methoden samen worden gebruikt, we kunnen de vitale statistieken van hele planetaire systemen leren - zonder ooit de planeten zelf rechtstreeks in beeld te brengen. Het beste voorbeeld tot nu toe is het TRAPPIST-1-systeem op ongeveer 40 lichtjaar afstand, waar zeven ongeveer aardse planeten om een ​​kleine, rode Ster.

De planeten TRAPPIST-1 zijn onderzocht met grond- en ruimtetelescopen. De op de ruimte gebaseerde studies onthulden niet alleen hun diameters, maar de subtiele zwaartekracht die deze zeven dicht opeengepakte planeten op elkaar hebben; van dit, wetenschappers bepaalden de massa van elke planeet.

Dus nu kennen we hun massa's en hun diameters. We weten ook hoeveel van de energie die door hun ster wordt uitgestraald op het oppervlak van deze planeten valt, waardoor wetenschappers hun temperaturen kunnen schatten. We kunnen zelfs redelijke schattingen maken van het lichtniveau, en raad eens naar de kleur van de lucht, als je op een van hen stond. En hoewel er nog veel onbekend is over deze zeven werelden, inclusief of ze atmosferen of oceanen bezitten, ijskappen of gletsjers, het is het bekendste zonnestelsel geworden, afgezien van het onze.

Waar gaan we naartoe?

De volgende generatie ruimtetelescopen staat voor de deur. Als eerste is de lancering van TESS, de Transiting Exoplanet Survey Satellite. Dit buitengewone instrument zal een bijna volledige hemelopname maken van de dichterbij, helderdere sterren om te zoeken naar transiterende planeten. Kepler, de vroegere meester van transits, zal de fakkel van ontdekking doorgeven aan TESS.

TESS, beurtelings, zal de beste kandidaten onthullen voor een nadere blik met de James Webb Space Telescope, momenteel gepland voor lancering in 2020. De Webb-telescoop, een reus inzetten, gesegmenteerd, lichtverzamelende spiegel die op een grindachtig platform zal rijden, is ontworpen om licht rechtstreeks van de planeten zelf op te vangen. Het licht kan dan worden opgesplitst in een veelkleurig spectrum, een soort streepjescode die aangeeft welke gassen in de atmosfeer van de planeet aanwezig zijn. Webb's doelen kunnen zijn "superaardes, " of planeten die groter zijn dan de aarde maar kleiner dan Neptunus - sommige zouden rotsachtige planeten kunnen zijn, zoals onze eigen supergrote versies.

Er is weinig bekend over deze grote planeten, inclusief of sommige geschikt zijn voor het leven. Als we veel geluk hebben, misschien zal een van hen tekenen van zuurstof vertonen, koolstofdioxide en methaan in de atmosfeer. Zo'n mengsel van gassen zou ons sterk doen denken aan onze eigen atmosfeer, mogelijk wijzend op de aanwezigheid van leven.

Maar jagen op aardachtige atmosferen op exoplaneten ter grootte van de aarde zal waarschijnlijk moeten wachten op een toekomstige generatie van nog krachtigere ruimtesondes in de jaren 2020 of 2030.

Dankzij het statistische onderzoek van de Kepler-telescoop, we weten dat de sterren hierboven rijk zijn aan planetaire metgezellen. En terwijl we naar de nachtelijke hemel staren, we kunnen niet alleen zeker zijn van een enorme hoeveelheid exoplaneet-buren, maar van iets anders:het avontuur is nog maar net begonnen.