Exoplaneten zu finden ist harte Arbeit. Es erfordert nicht nur hochentwickelte Instrumente, sondern auch Teams engagierter Wissenschaftler. Menschen, die bereit sind, Datenmengen zu überfluten, um Beweise für ferne Welten zu finden. Professor Kipping, ein Astronom am Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, ist eine solche Person.
Innerhalb der astronomischen Gemeinschaft ist Kipping am bekanntesten für seine Arbeit mit Exomoons. Seine Forschung erstreckt sich aber auch auf die Untersuchung und Charakterisierung von Exoplaneten, die er mit seinen Kollegen am Cool Worlds Laboratory der Columbia University verfolgt. Und was ihn in den letzten Jahren am meisten interessiert hat, ist die Suche nach Exoplaneten um den nächsten Nachbarn unserer Sonne - Proxima Centauri.
Kipping beschreibt sich selbst als „Modellierer“, der neuartige theoretische Modelle mit modernen statistischen Datenanalysetechniken kombiniert, die auf Beobachtungen angewendet werden. Er ist auch der Principal Investigator (PI) von Die Jagd nach Exomoons mit Kepler (HEK) -Projekt und ein Fellow am Harvard College Observatory. In den letzten Jahren haben er und sein Team die Jagd nach Exoplaneten in die lokale Sternengegend gebracht.
Die Inspiration für diese Suche geht auf das Jahr 2012 zurück, als Kipping auf einer Konferenz war und die Nachricht von einer Reihe von Exoplaneten hörte, die um Kepler 42 (auch bekannt als KOI-961) entdeckt wurden. Unter Verwendung von Daten aus der Kepler-Mission entdeckte ein Team des California Institute of Technology drei Exoplaneten, die diesen roten Zwergstern umkreisen, der sich etwa 126 Lichtjahre von der Erde entfernt befindet.
Zu dieser Zeit erinnerte sich Kipping daran, wie der Autor der Studie - Professor Philip Steven Muirhead, jetzt außerordentlicher Professor am Institut für astrophysikalische Forschung der Boston University - kommentierte, dass dieses Sternensystem unseren nächsten roten Zwergsternen - Barnard's Star und - sehr ähnlich sah Proxima Centauri.
Darüber hinaus waren die Planeten von Kepler 42 leicht zu erkennen, da sie aufgrund ihrer Nähe zum Stern eine Umlaufzeit in etwa einem Tag absolvierten. Da sie regelmäßig vor ihrem Stern vorbeikommen, waren die Chancen gut, sie mit der Transitmethode zu sehen.
Wie Prof. Kipping dem Space Magazine per E-Mail mitteilte, war dies der „ah-ha-Moment“, der ihn dazu inspirieren würde, Proxima Centauri zu betrachten, um zu sehen, ob es auch ein Planetensystem gibt:
„Wir wurden von der Entdeckung von Planeten inspiriert, die KOI-961 durch Phil Muirhead und sein Team unter Verwendung der Kepler-Daten durchqueren. Der Stern ist Proxima sehr ähnlich, einem späten M-Zwerg, der drei unterirdische Planeten in unmittelbarer Nähe des Sterns beherbergt. Mir wurde klar, dass wenn dieses System in der Nähe von Proxima wäre, die Transitwahrscheinlichkeit 10% betragen würde und die geringe Größe des Sterns zu gut erkennbaren Signalen führen würde. "
Im Wesentlichen erkannte Kipping, dass ein solches Planetensystem, wenn es auch um Proxima Centauri, einen Stern mit ähnlichen Eigenschaften, existieren würde, sehr leicht zu erkennen wäre. Danach versuchten er und sein Team, Zeit mit einem Weltraumteleskop zu buchen. Bis 2014/15 hatten sie die Erlaubnis erhalten, den Satelliten Microvariability and Oscillation of Stars (MOST) der Canadian Space Agency zu nutzen.
Der MOST-Satellit ist ungefähr so groß wie ein Koffer, wiegt nur 54 kg und ist mit einem ultrahochauflösenden Teleskop mit einem Durchmesser von nur 15 cm ausgestattet. Es ist der erste kanadische wissenschaftliche Satellit, der seit 33 Jahren in die Umlaufbahn gebracht wurde, und es war das erste Weltraumteleskop, das vollständig in Kanada entworfen und gebaut wurde.
Trotz seiner Größe ist MOST zehnmal empfindlicher als das Hubble-Weltraumteleskop. Darüber hinaus wussten Kipping und sein Team, dass eine Mission zur Suche nach Transit-Exoplaneten um Proxima Centauri für so etwas wie Hubble ein zu hohes Risiko darstellen würde. Tatsächlich lehnte die CSA ihre Anträge aus demselben Grund zunächst ab.
„MOST hat uns zunächst verweigert, weil sie sich Alpha Centauri nach der Ankündigung von Dumusque et al. von einem Planeten dort “, sagte Kipping. „Verständlicherweise hatte Proxima, für das zu diesem Zeitpunkt noch keine Planeten bekannt waren, keine so hohe Priorität wie Alpha Cen. Wir haben noch nie versucht, Hubble zu spielen. Es wäre eine große Herausforderung, HST monatelang mit nur 10% Erfolgschance auf einen einzelnen Stern zu starren. “
Bis 2014 und 2015 erhielten sie die Erlaubnis zur Verwendung von MOST und beobachteten Proxima Centauri zweimal - im Mai beider Jahre. Daraus erwarben sie eine weltraumgestützte Photometrie im Wert von anderthalb Monaten, die sie derzeit verarbeiten, um nach Transiten zu suchen. Wie Kipping erklärte, war dies eine ziemliche Herausforderung, da Proxima Centauri ein sehr aktiver Stern ist, der Sternfackeln ausgesetzt ist.
"Der Stern flackert sehr häufig und prominent in unseren Daten", sagte er. „Die Korrektur dieses Effekts war eines der Haupthindernisse in unserer Analyse. Auf der positiven Seite ist die Rotationsaktivität ziemlich gedämpft. Das andere Problem, das wir haben, ist, dass MOST die Erde alle 100 Minuten umkreist, sodass wir jedes Mal Datenlücken erhalten, wenn MOST hinter die Erde geht. “
Ihre Bemühungen, Exoplaneten in der Nähe von Proxima Centauri zu finden, sind vor dem Hintergrund der jüngsten Ankündigung des Europäischen Südobservatoriums über die Entdeckung eines terrestrischen Exoplaneten in der bewohnbaren Zone von Proxima Centauri (Proxima b) von besonderer Bedeutung. Aber im Vergleich zu den ESOs Hellroter Punkt Projekt, Kipping und sein Team stützten sich auf verschiedene Methoden.
Wie Kipping erklärte, war dies auf den Unterschied zwischen der Transitmethode und der Radialgeschwindigkeitsmethode zurückzuführen:
„Im Wesentlichen suchen wir nach Planeten, die die richtige Ausrichtung für den Transit (oder die Sonnenfinsternis) über die Fläche des Sterns haben, während Radialgeschwindigkeiten nach der Wackelbewegung eines Sterns als Reaktion auf den Gravitationseinfluss eines umlaufenden Planeten suchen. Transits sind für einen bestimmten Stern immer weniger erfolgreich, da die Ausrichtung genau richtig sein muss. Der Vorteil ist jedoch, dass wir viel mehr über den Planeten erfahren können, einschließlich seiner Größe, Dichte, Atmosphäre und Anwesenheit von Monden und Ringen. "
In den kommenden Monaten und Jahren könnten Kipping und sein Team aufgefordert werden, den Erfolg der Entdeckung der ESO weiterzuverfolgen. Nachdem Proxima b mit der Radialgeschwindigkeitsmethode entdeckt wurde, liegt es nun an den Astronomen, die Existenz dieses Planeten mit einer anderen Detektionsmethode zu bestätigen.
Darüber hinaus kann durch die Transitmethode viel über einen Planeten gelernt werden. Dies wäre hilfreich, wenn man all die Dinge berücksichtigt, die wir noch nicht über Proxima b wissen. Dies schließt Informationen über seine Atmosphäre ein, die die Transitmethode häufig durch spektroskopische Messungen erkennen kann.
Es genügt zu sagen, dass Kipping und seine Kollegen von der Ankündigung von Proxima b. Wie er es ausdrückte:
„Dies ist vielleicht die wichtigste Entdeckung eines Exoplaneten im letzten Jahrzehnt. Es wäre bitter enttäuschend, wenn Proxima b nicht durchqueren würde, ein Planet, der paradoxerweise so nah und doch so weit entfernt ist, um mehr darüber zu erfahren. Für uns wären Transite nicht nur das i-Tüpfelchen, sondern lediglich ein Bestätigungssignal. Transits öffnen die Tür zum Erlernen der intimen Geheimnisse von Proxima und verwandeln Proxima b von einem einzigen anonymen Datenpunkt in eine reiche Welt, in der Jeden Monat hörten wir von neuen Entdeckungen ihrer Natur und ihres Charakters. “
Im kommenden September wird Kipping an die Fakultät der Columbia University wechseln, wo er seine Suche nach Exoplaneten fortsetzen wird. Man kann nur hoffen, dass die, die er und seine Kollegen finden, auch in Reichweite sind!
