Hoogtepunt 2016: De dichtstbijzijnde andere aarde is gevonden

3 januari

Tekst: Arnout Jaspers, Video: Kathy Gabriel

Van alle sterren staat Proxima Centauri het dichtstbij, op maar vier lichtjaar afstand. Rond deze ster draait een aardachtige planeet, waar in principe leven voor kan komen. De onderzoekers denken al aan op bezoek gaan, in de komende eeuwen.

Dit artikel werd oorspronkelijk gepubliceerd op 24 augustus 2016.

De geruchten zoemden al rond, en deze week brengt vakblad Nature het als groot nieuws: er draait een aardachtige planeet rond onze naaste buur-ster in het heelal, Proxima Centauri. Bovendien is zijn baanafstand tot deze ster niet te dichtbij en niet te ver af, zodat er vloeibaar water voor kan komen, een voorwaarde voor het ontstaan van leven.  

De ontdekking is gedaan met telescopen en instrumenten van de Europese astronomische organisatie ESA. Die gaf gisteren een persconferentie in het hoofdkwartier bij München om het nieuws aan de wereld te verkondigen, al was het vorige week al uitgelekt.  

Langlevende sterren

Statistisch bekeken is de ontdekking geen grote verrassing. De consensus onder astronomen is dat een groot deel van alle langlevende sterren, zoals Proxima Centauri en de zon, een of meer planeten om zich heen heeft. De kunst is om ze te detecteren. Simpelweg een foto nemen met een grote telescoop is geen optie: een planeet zendt (beter gezegd: weerkaatst) zo weinig licht uit, dat hij door zijn moederster volkomen overstraald wordt. 

De planeet is volgens de gangbare systematiek Proxima b genoemd. Hij is ontdekt door jarenlange waarnemingen met de Very Large Telescope in Chili achteraf te analyseren op de aanwezigheid van een planeet. Die waarnemingen zijn tussen 2000 tot 2008 ook voor andere doeleinden gedaan. Daaruit kwam bovendrijven dat er mogelijk een planeet aanwezig was die in 11,2 dagen rond Proxima Centauri draait.

In 2016 zijn nog meer, heel specifieke waarnemingen gedaan met een andere telescoop. De combinatie van die twee datasets geeft een zeer sterke bevestiging voor een planeet die minimaal 1,3 keer zo zwaar is als de aarde, in 11,2 dagen rond Proxima Centauri draait, in een baan die ongeveer twintig keer kleiner is dan die van de aarde om de zon.

Een jaar duurt op Proxima b dus maar elf aardse dagen. Hoe lang een dag er duurt is niet bekend. De moederster Proxima Centauri staat er ongeveer drie keer zo groot aan de hemel als de zon op aarde.

Aardeplaneet

Bewoonbare zone

Hoewel Proxima b veel dichter bij zijn ster staat dan de aarde bij de zon, is die ster een stuk lichtzwakker. De twee effecten heffen elkaar ongeveer op, zodat Proxima b in theorie noch te heet, noch te koud is om vloeibaar water te hebben - een vereiste voor het ontstaan van leven. Vandaar dat wordt gezegd dat Proxima b in de 'bewoonbare zone' zit.

'De evenwichtstemperatuur ligt tussen de 0 en 100 graden,' nuanceert  Lucas Ellerbroek, exoplanetenexpert aan de Universiteit van Amsterdam. 'Dat zegt nog niet alles over de werkelijke oppervlaktetemperatuur van Proxima b.' De evenwichtstemperatuur is met de nu bekende gegevens en een paar natuurkundige vergelijkingen simpel uit te rekenen, maar die geldt voor een kale, zwarte rotsplaneet, zonder atmosfeer.  Als Proxima b een atmosfeer heeft als Venus, wordt de oppervlakte door het broeikaseffect veel te heet voor leven; met een ander soort atmosfeer, die veel licht reflecteert, zou het er ijzig koud kunnen zijn. Maar over de eventuele atmosfeer van Proxima b weten we vooralsnog niets.

Ellerbroek kijkt uit naar nieuwe metingen, die vanaf 2018 misschien mogelijk zullen zijn. De huidige detectie van Proxima b is gebaseerd op een periodiek Dopplereffect op het licht van Proxima Centauri. Net zoals de sirene van een ambulance van toon verandert, al naar gelang die op je af komt of zich verwijdert, verandert de kleur van een lichtbron een heel klein beetje als die op je afkomt, danwel zich verwijdert.

De zwaartekracht die de planeet op zijn moederster uitoefent, zorgt ervoor dat die enigzins door de ruimte heen en weer zwabbert, in hetzelfde ritme als de baanbeweging van de planeet. De snelheid van die periodieke sterbeweging is in dit geval maximaal maar 1,4 meter per seconde – een rustig wandeltempo -  maar het Dopplereffect aan het licht van Proxima Centauri is zo extreem nauwkeurig meetbaar, dat de planeet op deze manier op te sporen was. Maar daar kun je alleen de minimale massa van de planeet, zijn omlooptijd en de grootte van de baan uit afleiden.

Zuurstof en methaan

Om meer te weten te komen, moeten we de mazzel hebben dat Proxima b vanuit de aarde gezien voor zijn moederster Proxima Centauri langs trekt. En dan moeten we wachten tot 2018, als de James Webb ruimtetelescoop gelanceerd wordt. Ellerbroek: 'De James Webb ruimtetelescoop kan dan hopelijk tijdens zo'n transitie de atmosfeer van Proxima b in infrarood licht waarnemen, en daarin zuurstof, water en CO2 detecteren. Misschien zelfs methaan.'

De combinatie van zuurstof en methaan zouden een aanwijzing kunnen zijn, dat op Proxima b leven voorkomt. Maar voorlopig is dat niet meer dan speculatie. Ellerbroek vindt trouwens de term 'bewoonbare zone' (habitable zone) een ongelukkige term, hoewel die standaard in de berichtgeving over exoplaneten wordt gebruikt. ' 'Bewoonbaar' is niet meer dan wishful thinking,' stelt hij. Die zone rond een ster geeft slechts aan, waar een planeet met een geschikte atmosfeer vloeibaar water zou kunnen vasthouden. Proxima Centauri is al een paar miljard jaar oud, en intussen kan er met de atmosfeer van Proxima b van alles gebeurd zijn. Mars had ooit ook een dichte atmosfeer en misschien oceanen, en daar is vrijwel niets van over.   

Aardeplaneet

Toevluchtsoord

Maar laten we eens aannemen dat Proxima b werkelijk een bewoonbare wereld is, maar zonder leven, of alleen met microscopisch leven. Onze zon wordt heel langzaam steeds heter, en over vier miljard jaar zal hij opzwellen tot een rode reus en de aarde verzwelgen. Proxima Centauri, daarentegen, is een rode dwerg, een kleine ster die veel langzamer evolueert dan de zon. Die zal nog zeker tweeduizend miljard jaar kalmpjes blijven schijnen.

Proxima b ligt astronomisch gesproken naast de deur. De Voyager 1, onze verste ruimtesonde, heeft al ongeveer 1/2000 van de afstand naar Proxima b afgelegd.  De onderzoekers speculeren op het eind van hun artikel in Nature dan ook, dat we er volgende eeuw een robotmissie heen zouden kunnen sturen.

Nog later, als de zon begint op te zwellen, en als er dan nog iets op aarde leeft dat op de mens lijkt, kan Proxima b het ideale toevluchtsoord zijn, waar de mensheid nog duizenden miljarden (aard)jaren kan blijven wonen.

Guillem Anglada-Escudé et al, A terrestrial planet candidate in a temperate orbit around Proxima Centauri, Nature, 25 augustus 2016.

Videomateriaal: ESO, L. Calçada, M. Kornmesser, Nick Risinger (skysurvey.org), Alexandre Santerne (Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço) / Planetário do Porto - Centro Ciência Viva, C. Malin (christophmalin.com), NASA, ESA, F. Pont (Exeter University, UK), A. Lecavelier des Etangs (IAP/CNRS/UPMC, France), NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory, ACe Consortium, B. Tafreshi (twanight.org), PHL @ UPR Arecibo, Liam Young/Unknown Fields, Alain Maury/spaceobs observatory, S. Brunier and Y. Beletsky (LCO).