Eksoplaneetide leidmine on raske töö. Lisaks tõsiselt keerukate instrumentide nõudmisele võtab see kaasa ka pühendunud teadlaste meeskondi; inimesed, kes soovivad kaugete maailmade tõendite leidmiseks koguda üle hulga andmeid. Harvard-Smithsoniani astrofüüsika keskuses asuv astronoom professor Kipping on üks selline inimene.
Astronoomilise kogukonna koosseisus on Kipping kõige paremini tuntud oma tööga eksomoonidega. Kuid tema uurimistöö laieneb ka eksoplaneetide uurimisele ja iseloomustamisele, mida ta tegeleb koos kolleegidega Columbia ülikooli Cool Worldsi laboris. Ja mis teda viimastel aastatel kõige rohkem huvitas, on eksoplaneetide leidmine meie Päikese lähima naabri - Proxima Centauri ümbrusest.
Kipping kirjeldab end kui “modelleerijat”, ühendades uudse teoreetilise modelleerimise tänapäevaste vaatluste jaoks rakendatud statistiliste andmete analüüsimeetoditega. Ta on ka Uurimiskeskuse juhtiv uurija (PI) Exomoons'i jaht Kepleriga (HEK) projekti ja kaasõpilase Harvardi Kolledži vaatluskeskuses. Viimased aastad on ta koos oma meeskonnaga jälitanud eksoplaneetide jahti kohalikku tähe naabrusesse.
Selle otsingu inspiratsioon ulatub tagasi aastasse 2012, kui Kipping oli konverentsil ja kuulis uudiseid Kepleri 42 (aka KOI-961) ümbruses avastatavate eksoplaneetide seeria kohta. Kasutades Kepleri missiooni andmeid, avastas California tehnikainstituudi meeskond kolm eksoplaneeti, mis tiirlevad ümber selle punase kääbustähe, mis asub Maast umbes 126 valgusaasta kaugusel.
Omal ajal meenutas Kipping, kuidas uuringu autor - nüüd Bostoni ülikooli astrofüüsikaliste uuringute instituudi dotsent professor Philip Steven Muirhead - kommenteeris, et see tähesüsteem nägi välja palju nagu meie lähimad punased kääbustähed - Barnard's Star ja Proxima Centauri.
Lisaks oli Kepler 42 planeete hõlpsasti märgata, arvestades nende lähedust tähega, et orbitaalperiood lõppes umbes ühe päevaga. Kuna nad mööduvad regulaarselt oma tähe ees, oli tõenäosus neid transiidimeetodi abil silmast silma vaadata.
Nagu ütles professor Kipping kosmoseajakirjale kosmoseajakirja kaudu, oli see "ah-ha hetk", mis innustas teda vaatama Proxima Centauri, et näha, kas ka sellel on planeedisüsteem:
„Meid inspireeris Phil Muirhead ja tema meeskond Kepleri andmete abil KOI-961 läbivate planeetide avastamisest. Täht on väga sarnane Proximaga, hilise M-kääbusega, kes satub tähe lähedale kolme Maa-aluse suurusega planeedile. See pani mind mõistma, et kui see süsteem paikneb Proxima ümbruses, on transiidi tõenäosus 10% ja tähe väike suurus viib üsna tuvastatavate signaalideni. "
Sisuliselt mõistis Kipping, et kui selline planeedisüsteem eksisteerib ka sarnaste omadustega tähe Proxima Centauri ümber, on neid väga lihtne tuvastada. Pärast seda hakkas ta koos meeskonnaga aega broneerima kosmoseteleskoobi abil. Ja aastateks 2014-15 oli neile antud luba kasutada Kanada Kosmoseagentuuri satelliidi Mikrovarieeruvus ja tähtede ostsillatsioon (MOST).
Umbes sama suur kui kohver, kaalub MOST satelliit vaid 54 kg ja see on varustatud ülikõrglahutusega teleskoobiga, mille läbimõõt on kõigest 15 cm. See on esimene Kanada teaduslik satelliit, mis paigutati orbiidile 33 aasta jooksul, ning see oli esimene Kanadas täielikult projekteeritud ja ehitatud kosmoseteleskoop.
Vaatamata oma suurusele on MOST kümme korda tundlikum kui Hubble'i kosmoseteleskoop. Lisaks teadsid Kipping ja tema meeskond, et Proxima Centauri ümbruses olevate eksoplaneetide transiidi otsimise missioon oleks Hubble'i taolise asja jaoks liiga kõrge risk. Tegelikult lükkas CSA nende taotlused algselt tagasi samal põhjusel.
“MOST eitas meid esialgu, sest nad tahtsid vaadata Alpha Centauri poole pärast Dumusque jt teadaannet. sealsest planeedist, ”ütles Kipping. „Nii et arusaadavalt polnud Proxima, mille jaoks tollal ühtegi planeeti ei tuntud, nii kõrge prioriteet kui Alpha Cen. Me pole kunagi isegi Hubble'i aega proovinud, see oleks tohutu palve vaadata HST-d kuude kaupa ühe tähena, pakkudes vaid 10-protsendilist eduvõimalust. "
Aastateks 2014 ja 2015 said nad loa kasutada MOST-i ja vaatasid Proxima Centauri kaks korda - mõlema aasta mais. Sellest alates omandasid nad pooleteise kuu väärtuses kosmosepõhise fotomeetria, mida nad praegu töötlevad transiidi otsimiseks. Nagu Kipping selgitas, oli see üsna keeruline, kuna Proxima Centauri on väga aktiivne täht - allub tähesäradele.
"Täht süttib meie andmetes väga sageli ja silmapaistvalt," ütles ta. „Selle efekti parandamine on olnud meie analüüsi üks peamisi takistusi. Plussküljest on pöörlemisaktiivsus üsna tagasihoidlik. Teine probleem, mis meil on, on see, et MOST tiirleb Maa ümber iga 100 minuti tagant, seega saame andmete lünki iga kord, kui MOST läheb Maa taha. ”
Nende jõupingutused eksoplaneetide leidmiseks Proxima Centauri ümbruses on eriti märkimisväärsed, pidades silmas Euroopa Lõunavaatluskeskuse hiljutist teadet maapealse eksoplaneedi avastamise kohta Proxima Centauri asustatavas piirkonnas (Proxima b). Kuid võrreldes ESO-dega Kahvatu punane täpp projekti, Kipping ja tema meeskond tuginesid erinevatele meetoditele.
Nagu Kipping selgitas, taandus see erinevus transiidimeetodi ja radiaalse kiiruse meetodi vahel:
„Põhimõtteliselt otsime planeete, millel on tähtkere läbimisel (või varjutamisel) õige joon, samal ajal kui radiaalsed kiirused otsivad tähe kõikuvat liikumist vastusena tiirleva planeedi gravitatsioonilisele mõjule. Teatud tärni puhul on transiitide õnnestumine alati vähem tõenäoline, kuna me eeldame, et joondamine oleks õige. Tasu on aga see, et saame planeedi kohta rohkem teada saada, sealhulgas asju, näiteks selle suurust, tihedust, atmosfääri ning kuude ja rõngaste olemasolu. "
Järgmistel kuudel ja aastatel võidakse Kipping ja tema meeskond kutsuda üles jälgima ESO avastuse õnnestumist. Proxima b tuvastanud radiaalse kiiruse meetodi abil, peavad astronoomid nüüd kinnitama selle planeedi olemasolu teise tuvastusmeetodi abil.
Lisaks saab transiidimeetodi abil planeedi kohta palju õppida, mis oleks kasulik, kui arvestada kõiki asju, mida me Proxima b kohta veel ei tea. See sisaldab teavet selle atmosfääri kohta, mida transiidimeetod suudab sageli spektroskoopiliste mõõtmiste abil paljastada.
Piisab, kui öelda, et Kipping ja tema kolleegid on Proxima b teadaandest üsna elevil. Nagu ta ütles:
„See on võib-olla viimase kümnendi kõige olulisem eksoplaneedi avastus. Oleks mõnusalt pettuda, kui Proxima b siiski ei läbi, planeet, mis on paradoksaalselt nii lähedal, kuid seni, kui me võime selle kohta rohkem teada saada. Meie jaoks ei tähendaks transiit vaid koogi jäätumist, toimides üksnes kinnitussignaalina, vaid pigem avavad transiidid ukse Proxima intiimsete saladuste tundmaõppimiseks, muutes Proxima b ühest anonüümsest andmepunktist rikkaks maailmaks, kus iga kuu kuuleksime tema olemuse ja iseloomu uutest avastustest. ”
Sel tuleva aasta septembris liitub Kipping Columbia ülikooli teaduskonnaga, kus ta jätkab eksoplaneetide jahti. Võib vaid loota, et need, kelle ta ja ta kolleegid leiavad, on samuti käeulatuses!
