Science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Exoplaneten

De illustratie van deze kunstenaar laat zien hoe Kepler-1649c, een aarde-achtige planeet, eruit zou kunnen zien vanaf zijn oppervlak. NASA/Ames Research Center/Daniel Rutter

Je staat in een eeuwige zonsondergang, onder een griezelige, roodoranje lucht doorspekt met dunne wolken. Aan de rand van een uitgestrekte zee rijst de vaste grond langzaam uit het water op en maakt plaats voor laaglanden bedekt met vegetatie. De planten genieten van temperaturen die oplopen tot 4 graden Celsius, maar hun bladeren zijn niet groen; ze zijn zwart en wijd opengespreid om de schaarse energie die door het landschap stroomt te absorberen.

Je bent naar dit paradijs gekomen vanuit je permanente thuis, een buitenpost aan de donkere, bevroren kant van de planeet. Je wandelt door de laaglandheuvels naar de waterkant. Terwijl je naar de horizon staart, beloof je dat je volgend jaar het hele gezin meeneemt, zodat ze kunnen genieten van de kleur, de warmte en het licht. Dan realiseer je je dat het nog maar 37 dagen duren voordat volgend jaar begint, en voel je je plotseling klein en onbeduidend in een enorm, overweldigend universum.

Dit zou jouw toekomstige aarde kunnen zijn. Nee echt. Dat was een artistieke weergave van een planeet genaamd Gliese 581g, die in 2010 groot nieuws was, maar wetenschappers nu betwijfelen of het bestaat.

Toch heeft dat hen er niet van weerhouden om naar andere aardachtige planeten te zoeken . Dankzij geavanceerde technieken voor het zoeken naar planeten en serieuze apparatuur lokaliseren astronomen duizenden kandidaten buiten onze zonnestelsels. Dit zijn planeten die rond andere zonachtige sterren draaien, die exoplaneten worden genoemd – en wetenschappers komen tot een ontnuchterend, bijna beangstigend besef:het universum kan gevuld zijn met miljarden planeten, waarvan sommige zeer zeker op de aarde lijken. Althans oppervlakkig. Maar wat betekent het eigenlijk dat een planeet op de aarde lijkt?

Inhoud
  1. De Goudlokje-zone:wat is een aarde-achtige wereld?
  2. Methoden voor de jacht op exoplaneten
  3. Kepler en TESS
  4. Aardachtige exoplaneten

De Goudlokje-zone:wat is een aarde-achtige wereld?

De populatie exoplaneten gedetecteerd door de Kepler-missie wordt vergeleken met die gedetecteerd door andere onderzoeken met behulp van verschillende methoden. Merk op dat Kepler verschillende rotsachtige planeten ontdekte (geel gebied). NASA/Ames Research Center/Natalie Batalha/Wendy Stenzel

Als er nog een aarde in het universum bestaat, zou die er dan niet uit moeten zien als, nou ja, de aarde? Zeker, maar de kans om een ​​blauwe wereld te vinden met een diameter van precies 7.926 mijl (12.756 kilometer) en bijna 24 graden gekanteld op zijn as lijkt ongeveer net zo klein als het vinden van een Elvis Presley-imitator die er goed uitziet in leer met lovertjes en een deuntje beter kan uithalen dan de koning zelf.

Het kan natuurlijk geen kwaad om te kijken, en astronomen doen precies dat. Het idee is niet noodzakelijkerwijs om een ​​exacte match te vinden, maar om een ​​goede match te vinden. Astronomen hebben bijvoorbeeld verschillende zogenaamde ‘superaardes’ ontdekt:planeten die iets groter zijn dan ons thuis. Dit zijn veel betere combinaties dan planeten zo groot als Jupiter of Saturnus.

In feite staan ​​kolossen als Jupiter en Saturnus bekend als gasreuzen omdat het niets meer is dan gigantische ballen van waterstof, helium en andere gassen met weinig of geen vast oppervlak. Gasreuzen, met hun stormachtige, veelkleurige atmosfeer, bieden misschien wel spectaculaire bezienswaardigheden, maar ze zullen nooit goede opgravingen doen.

Het is veel waarschijnlijker dat kleinere planeten, waaronder de aarde en superaarde-lookalikes, broedplaatsen van leven worden. Astronomen noemen deze piepgeluiden terrestrische planeten omdat ze kernen van zwaar metaal bezitten, omgeven door een rotsachtige mantel. Terrestrische planeten hebben de neiging dicht bij hun gaststerren te blijven, wat betekent dat ze kleinere banen hebben en dus veel kortere jaren.

Het is ook waarschijnlijker dat terrestrische planeten zich in de Goudlokje-zone bevinden . Het Goudhaartje-gebied, ook wel de bewoonbare zone of levenszone genoemd, is een gebied in de ruimte waarin een planeet zich precies op de juiste afstand van zijn thuisster bevindt, zodat het oppervlak niet te warm of te koud is. De aarde vult die rekening natuurlijk, terwijl Venus gebraad heeft in een op hol geslagen broeikaseffect en Mars bestaat als een bevroren, dorre wereld. Daartussenin zijn de omstandigheden precies goed, zodat vloeibaar water op het aardoppervlak blijft zonder te bevriezen of in de ruimte te verdampen. Nu wordt er gezocht naar een andere planeet in de Goudlokje-zone van een ander zonnestelsel.

Methoden voor de jacht op exoplaneten

Wanneer een planeet voor zijn ster langs beweegt, gezien door een waarnemer, wordt de gebeurtenis genoemd een doorvoer. Transits van aardse planeten veroorzaken een kleine verandering in de helderheid van een ster van ongeveer 1/10.000 (100 delen per miljoen, ppm), die 2 tot 16 uur aanhoudt. Deze verandering moet periodiek zijn als deze wordt veroorzaakt door een planeet. NASA

Een van de grote problemen bij de zoektocht naar exoplaneten is het detecteren van de verdomde dingen. De meeste zijn simpelweg te klein en te ver weg om rechtstreeks te kunnen waarnemen. Onze telescopen op aarde kunnen een verre planeet niet als een stip onderscheiden van zijn gastster. Gelukkig hebben astronomen andere middelen tot hun beschikking, en ze vragen allemaal om geavanceerde telescopen bewapend met fotometers (apparaten die licht meten), spectrografen en infraroodcamera's.

De eerste methode, bekend als de wobble-methode , zoekt naar veranderingen in de relatieve snelheid van een ster, veroorzaakt door de zwaartekracht van een nabijgelegen planeet. Deze sleepboten zorgen ervoor dat de ster richting de aarde beweegt en vervolgens weer weg, waardoor periodieke variaties ontstaan ​​die we kunnen detecteren door het spectrum van het licht van de ster te analyseren. Terwijl het richting de aarde beweegt, worden de lichtgolven gecomprimeerd, waardoor de golflengte korter wordt en de kleur naar de blauwe kant van het spectrum verschuift. Terwijl het zich van de aarde verwijdert, verspreiden de lichtgolven zich, waardoor de golflengte toeneemt en de kleur naar de rode kant van het spectrum verschuift. Grotere planeten versterken de schommeling van hun moedersterren. Daarom is deze techniek zo efficiënt geweest bij het vinden van gasreuzen die meerdere malen groter zijn dan de aarde.

Wat is één ding dat alle planeten goed kunnen? Blokkeer licht. Als de baan van een planeet de aarde kruist tussen zijn moederster, blokkeert hij een deel van het licht en zorgt ervoor dat de ster zwakker wordt. Astronomen noemen dit een transit , en de daarmee samenhangende techniek voor het jagen op planeten, de transitmethode. Telescopen die zijn uitgerust met gevoelige fotometers kunnen gemakkelijk grote planeten onderscheiden, maar ze kunnen ook zelfs de lichte verduistering opvangen die wordt veroorzaakt door een object ter grootte van de aarde.

Ten slotte hebben sommige astronomen zich tot een techniek gewend die bekend staat als microlensing . Microlensing vindt plaats wanneer een ster precies voor een andere ster langs beweegt. Wanneer dit gebeurt, werkt de zwaartekracht van de voorgrondster als een vergrotende lens en versterkt de helderheid van de achtergrondster. Als een planeet rond de voorgrondster draait, versterkt de extra zwaartekracht het versterkingseffect. Dit onthult handig de planeet, die anders onzichtbaar zou zijn voor andere detectietechnieken.

Kepler en TESS

Een kunstenaarsconcept van TESS die een M-dwergster observeert met planeten in een baan. NASA's Goddard Space Flight Center

We hebben eerder gezegd dat de basisvereisten voor een bewoonbare planeet er een zouden zijn met een rotsachtig oppervlak (in plaats van een gasachtig oppervlak), met vloeibaar water (in tegenstelling tot waterdamp) en in de Goudlokje-zone van niet te warm en niet te koud. Welke hulpmiddelen worden er gebruikt om dit soort exoplaneten te vinden?

De eerste exoplaneten werden in de jaren negentig ontdekt met de Hubble-telescoop. Maar de eerste NASA-missie om aardachtige planeten te ontdekken die rond sterren buiten ons eigen zonnestelsel draaien, was de Kepler-ruimtetelescoop, gelanceerd in 2009. Uitgerust met een zeer gevoelige fotometer bewaakte Kepler de helderheid van meer dan 150.000 sterren, op zoek naar kleine, periodieke dipjes. in hun licht veroorzaakt door de doorgang van planeten langs hun gezichten. Dankzij deze transittechniek kon Kepler meer dan 2.600 exoplaneten identificeren, waaronder twaalf planeten in de bewoonbare zones van hun ster. Deze omvatten Gliese 581c en Kepler 62f.

De Kepler-missie eindigde in 2018 en werd gevolgd door de Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS). De missie van TESS is het vinden van exoplaneten, ook met behulp van de transitmethode. TESS zal een hemelgebied bestrijken dat 400 keer groter is dan Kepler en sterren bestuderen die 30 tot 100 keer helderder zijn.

Aardachtige exoplaneten

Het concept van deze kunstenaar laat zien hoe het TRAPPIST-1 planetenstelsel eruit zou kunnen zien, gebaseerd op beschikbare gegevens over de diameters, massa's en afstanden van de planeten tot de gastster, per februari 2017. NASA/JPL-Caltech

Hier zijn enkele van de meest opwindende ontdekkingen van aardachtige planeten in verre werelden.

GJ 667Cc

In februari 2012 rapporteerde een internationaal team van wetenschappers de resultaten van hun op wiebels gebaseerde onderzoek gericht op GJ 667C, een dwergster van de M-klasse geassocieerd met twee andere oranje dwergen die zich op ongeveer 22 lichtjaar van de aarde bevinden. De astronomen hoopten meer te weten te komen over een eerder ontdekte superaarde (GJ 667Cb) met een omlooptijd van slechts 7,2 dagen, maar hun waarnemingen leidden tot iets beters:GJ 667Cc, nog een superaarde met een omlooptijd van 28 dagen. De planeet, die comfortabel in de Goudlokje-zone van GJ 667C ligt, ontvangt 90 procent van het licht dat de aarde ontvangt. Het grootste deel van dit licht bevindt zich in het infraroodspectrum, wat betekent dat de planeet waarschijnlijk een groter percentage van de energie absorbeert die ernaar toe komt. Het komt erop neer dat GJ 667Cc mogelijk dezelfde hoeveelheid energie van zijn ster absorbeert als de aarde van de zon opneemt en als resultaat daarvan vloeibaar water en leven zoals wij dat kennen in stand kan houden. Uit latere waarnemingen bleek dat de planeet extreem heet was en dus waarschijnlijk niet geschikt voor bewoning.

Kepler-452b

Kepler-452b, vaak het ‘neefje’ van de aarde genoemd, is een exoplaneet die zich op een afstand van ongeveer 1400 lichtjaar van ons bevindt. Ontdekt door NASA's Kepler-ruimtevaartuig in 2015, was het de eerste bijna-aardse wereld die werd gevonden binnen de bewoonbare zone van zijn ster, Kepler-452, waar de omstandigheden gunstig zouden kunnen zijn voor de aanwezigheid van vloeibaar water op het oppervlak. Het is een van de Kepler-planeten. Kepler-452b heeft een diameter die ongeveer 1,6 keer groter is dan die van de aarde, en draait op vergelijkbare wijze rond zijn ster. Het duurt ongeveer 385 dagen om één baan te voltooien. Dit zijn zones waarbinnen vloeibaar water op het oppervlak van een planeet kan voorkomen.

TRAPPIST-1e

Het TRAPPIST-1-systeem, ontdekt in 2016, heeft zeven planeten die rond een kleine, koele ster draaien die bekend staat als TRAPPIST-1. Dit systeem, dat zich op een afstand van ongeveer 40 lichtjaar bevindt, veroorzaakte opwinding omdat het de grootste verzameling planeten ter grootte van de aarde was die ooit buiten ons zonnestelsel is gevonden. Alle zeven planeten draaien veel dichter om hun baan dan Mercurius bij onze zon, maar hun locatie binnen de bewoonbare zone van de ster biedt de mogelijkheid dat er vloeibaar water op hun oppervlak komt. Deze exoplaneten, genaamd TRAPPIST-1b tot TRAPPIST-1h, leken ook rotsachtig te zijn. Sommige zijn keurig op slot en laten altijd hetzelfde gezicht naar hun ster zien. Dit betekent dat de ene kant van de planeet permanent in daglicht is met een brandende zon, terwijl de andere kant zich in permanente ijskoude duisternis bevindt. Maar na verder onderzoek lijkt het erop dat TRAPPIST-1e mogelijk de enige planeet in het systeem is die nog steeds gastvrij is voor leven; de rest is te dichtbij of te ver van hun ster verwijderd.

GJ 1002b en GJ 1002c

Andere planeten in de bewoonbare zone zijn GJ 1002b en GJ 1002c, die rond de rode dwergster GJ 1002 draaien, die zich op ongeveer 16 lichtjaar afstand van de aarde bevindt. Deze rotsachtige planeten hebben ongeveer dezelfde massa als de aarde. GJ 1002b doet er ongeveer 10 dagen over om rond zijn ster te draaien, terwijl GJ 1002c er iets meer dan 21 dagen over doet. De twee planeten werden in 2022 ontdekt.

TOI 700e

Begin 2023 kondigde NASA de ontdekking door TESS aan van TOI 700e, een planeet die ongeveer even groot is als de onze. Hoewel de samenstelling onbekend blijft, speculeerden wetenschappers dat het een rotsachtig oppervlak zou kunnen hebben zoals de aarde. Omdat het zich binnen de zone van bewoonbare planeten bevindt, zou het ook vloeibaar water kunnen hebben. TOI 700e doet er 28 dagen over om rond zijn ster te draaien en kan getijde-locked zijn. (Ter vergelijking:onze maan is getijdenvast verbonden met onze aarde, maar de aarde is niet getijdenvast verbonden met de zon, haar ster.)

Met andere woorden:zelfs met de basisparameters die we zojuist noemden, moet er nog veel meer worden overwogen voordat we een planeet echt 'aardeachtig' kunnen noemen. Missies zoals de James Webb Space Telescope, die de atmosfeer van exoplaneten kan zien, kunnen ons veel meer vertellen.

Dit artikel is bijgewerkt in combinatie met AI-technologie, vervolgens op feiten gecontroleerd en bewerkt door een HowStuffWorks-editor.

Veel meer informatie

Gerelateerde artikelen

  • Hoe planeetjacht werkt
  • 10 opmerkelijke exoplaneten
  • Hoe gaan we andere planeten koloniseren?
  • Zoeken we naar buitenaardse wezens op de verkeerde plaatsen?
  • Hoe SETI werkt
  • Hoe de Hubble-ruimtetelescoop werkt

Meer geweldige links

  • NASA TESS Exoplanet-missie
  • NASA:leven in het heelal

Bronnen

  • "Op 20 lichtjaar afstand gevonden:de nieuwe aarde." Dagelijkse mail. 26 april 2007. http://www.dailymail.co.uk/pages/live/articles/technology/technology.html?in_page_id=1965&in_article_id=450467
  • "Op jacht naar een andere aardachtige planeet." BBC nieuws. 7 augustus 2007. http://news.bbc.co.uk/2/hi/science/nature/6933841.stm
  • Clavin, Whitney. "NASA's Kepler bevestigt zijn eerste planeet in een bewoonbare zone." Laboratorium voor straalaandrijving. 5 december 2011. (8 februari 2012) http://www.jpl.nasa.gov/news/news.cfm?release=2011-373
  • Courtland, Rachel. "Is de eerste levensvriendelijke exoplaneet een 'oogbol'?" NieuwWetenschapper. 13 januari 2011. (8 februari 2012) http://www.newscientist.com/article/mg20927953.700-is-first-lifefriend-exoplanet-an-eyeball.html
  • Dunham, Will. "Uitgebrande ster herbergt een teken van aardachtige planeten." Reuters. 16 augustus 2007. http://www.reuters.com/article/scienceNews/idUSN1636758720070816
  • NASA. "Witte dwergen." December 2010. http://imagine.gsfc.nasa.gov/docs/science/know_l2/dwarfs.html
  • Nelson, Bryn. "Zwarte planten en schemerzones." Wetenschappelijke Amerikaan. December 2010.
  • Planet Quest:de zoektocht naar een andere aarde. Laboratorium voor straalaandrijving. (8 februari 2012) http://planetquest.jpl.nasa.gov/
  • Reich, Eugenie Samuel. "Voorbij de sterren." Natuur. Vol. 470, februari 2011.
  • Reuters. "Witte dwerg herbergt tekenen van aardachtige planeten." CNN.com. 17 augustus 2007. http://www.cnn.com/2007/TECH/space/08/17/white.dwarf.reut/index.html
  • Sasselov, Dimitar D. en Diana Valencia. "Planeten die we thuis zouden kunnen noemen." Wetenschappelijke Amerikaan. Augustus 2010.
  • Stephens, Tim. "Nieuwe superaarde gedetecteerd in de bewoonbare zone van een nabijgelegen ster." Universiteit van Californië Santa Cruz. 2 februari 2012. (8 februari 2012) http://news.ucsc.edu/2012/02/habitable-planet.html
  • Dan, Ker. "Nieuw ontdekte planeet heeft een baan die op de aarde lijkt." Space.com. 2 augustus 2007. http://www.space.com/scienceastronomy/070802_redgiant_planet.html
  • Dan, Ker. "Wetenschappers hebben de meest aardachtige planeet tot nu toe gevonden." MSNBC. 25 april 2007. http://www.msnbc.msn.com/id/18293978/
  • Villard, Ray en Kailash Sahu. "Volgens onderzoek bevat de Melkweg minstens 100 miljard planeten." HubbleSite-nieuwscentrum. 11 januari 2012. (8 februari 2012) http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2012/07



Meer >

Meer >

Hoofdlijnen

  1. Worden wetenschappers voor de gek gehouden door bacteriën?
  2. Geometrie speelt een belangrijke rol in hoe cellen zich gedragen, onderzoekers rapporteren
  3. Binnenkort zullen er krekels naar Las Vegas neerdalen, maar niet degene die je denkt
  4. Bacteriële groei in petrischalen meten
  5. Machine learning classificeert 191 van 's werelds meest schadelijke virussen
  6. Sociale interacties hebben voorrang op genetica wanneer vogels nieuwe liedjes leren
  7. Sommige commerciële ontsmettingsmiddelen werken mogelijk niet zo goed tegen het norovirus als oorspronkelijk werd gedacht
  8. Hoe wordt een bij een bijenkoningin?
  9. Tomatenbloesems ontvouwen nieuwe inzichten:sleutelgen TM6 regelt de bloemontwikkeling

Wetenschap