23 januari 2022

Kunstlicht uitgezonden vanaf Proxima b is mogelijk te detecteren met de James Webb ruimte-telescoop

Een astronomisch team van Harvard en Stanford o.l.v. Avi Loeb heeft recent onderzoek gedaan naar de mogelijkheid om kunstlicht uitgezonden vanaf de donkere kant van Proxima b te kunnen detecteren door lichtcurven van de planeet en zijn ouderster te berekenen. Loeb e.a. stellen dat NASA’s nieuwe James Webb-ruimtetelescoop kunstlicht op Proxima b zou kunnen detecteren. Proxima b is de meest nabije exoplaneet vanaf de aarde bezien, de afstand bedraagt 4,2 lichtjaar. Daar de ouderster, Proxima Centauri, echter relatief klein is, ligt de bewoonbare zone dicht bij de ster, wat betekent dat de exoplaneet getijdelijk is vergrendeld, d.w.z. met één kant altijd naar zijn ouderster gericht. Het team stelt dat het hoogst onwaarschijnlijk zou zijn dat er leven zou kunnen ontstaan ??op de dagzijde als gevolg van een constante stroom van intense straling van de ouderster maar dat de planeet aan de donkere kant wel eens leven kan herbergen. Vanuit door kunstlicht (bv LED) beschenen steden vanaf deze donkere kant zou, zo stelt Loeb’s team, door een krachtige telescoop als de JWST, deze kunstmatige lichtbronnen kunnen worden onderscheiden. Proxima b, ontdekt in 2016, is een rotsachtige, terrestrische exoplaneet, 1,27 keer zo groot als de aarde, en draait in 11,2 dagen om Proxima Centauri. De planeet bevindt zich in de HZ wat kan duiden op de aanwezigheid van vloeibaar water aan het oppervlak.

Artistieke impressie van het oppervlak van Proxima b rondom ouderster Proxima Centauri. Rechtsboven dubbelster Alpha Centauri AB. credits; ESO

De James Webb-telescoop is de opvolger van de Hubble en is tot stand gekomen door NASA i.s.m. ESA en CSA. Het is vooreerst een infraroodtelescoop, met een breder spectrumbeeld dan Hubble. De telescoop zal verder van de aarde opereren dan de Hubble, in een baan om de zon op zo’n 1.400.000 miljoen km van de aarde. Wanneer deze kolos in oktober 2021 wordt gelanceerd, zal het ’s werelds grootste en krachtigste telescoop zijn, die tot 200 miljoen jaar na de oerknal terug kan ‘kijken’. De verwachte ‘levensduur’ is vijf tot tien jaar en lancering vindt plaats op een Ariane-5-raket vanaf Kourou, Frans-Guyana. De eerste waarnemingen worden verwacht in 2022. Professor Loeb heeft een groot deel van zijn werkzaam leven besteed aan het voorspellen van het bestaan ??van buitenaards leven en suggereert manieren waarop ‘het’ mogelijk kan worden ontdekt. Loeb is o.a. betrokken bij het Breakthrough Starshot-project, waarbij men lasergestuurde lichtzeilen met hoge snelheid naar Proxima Centauri wil sturen om deze in 20 jaar te bereiken. Nu richt hij zijn aandacht op Proxima b, dat een goede kandidaat lijkt in de ‘jacht’ op buitenaards leven.

Het is de getijdenvergrendeling die Loeb ertoe bracht na te denken over de mogelijkheid dat LED-licht vanaf Proxima b kan worden gedetecteerd m.b.v. de JWST, dit deed het team m.b.v. het berekenen van lichtcurves van de planeet en zijn ouderster. Het team stelt: “De twee verschillende scenario’s die we uitrolden betreffen kunstmatige verlichting met hetzelfde spectrum als veelgebruikte LED’s op aarde, en een smaller spectrum met dezelfde hoeveelheid licht als de totale kunstmatige verlichting op aarde.” En men vervolgt: “We ontdekten dat de JWST in staat zal zijn om LED-type kunstlicht te detecteren dat 5 procent van het stellaire vermogen uitmaakt. Onze voorspellingen vereisen optimale prestaties van het Near InfraRed Spectrograph (NIRSpec) -instrument, en zelfs als dit niet mogelijk is met JWST, zouden toekomstige observatoria zoals LUVOIR deze kunstmatige verlichting mogelijk kunnen detecteren.” LUVOIR, of de Large UV/Optical/IR Surveyor, is een conceptontwerp voor een gloednieuw ruimteobservatorium met meerdere golflengten dat door NASA wordt overwogen.

Als de JWST het smalbandige licht kan zien dat kan duiden op LED-licht, komt dat doordat de atmosfeer van de planeet kan worden gekarakteriseerd. Op deze manier kunnen onderzoekers instrumenten bij het observatorium gebruiken om te bepalen hoeveel energie er op de planeet wordt getransporteerd en vervolgens lichtcurves berekenen om te zien of ze overeenkomen met die van een LED-lichtbron. Om tot de conclusie van kunstlicht-detectie te komen gebruikte Loeb de JWST Exposure Time Calculator, welke astronomen in staat stelt te voorspellen wat er in een bepaalde periode kan worden gedetecteerd op basis van vooraf gedefinieerde instellingen, nog voordat het observatorium wordt gelanceerd.  Het stelde het team in staat om de waarschijnlijkheid te bepalen van het detecteren van verschillende fluxwaarden en detectie van die waarden met een golflengte die overeenkomt met de kunstmatige lichtniveaus die verwacht mogen worden van een beschaving die in permanente duisternis leeft. Het team stelt: ‘Proxima b is getijdelijk verstrengeld en als het een permanente dag- en nachtzijde heeft, zou de beschaving de nachtzijde kunnen verlichten met spiegels die in een baan om de planeet worden gelanceerd of op strategische punten zijn geplaatst.” En vervolgt: “In dat geval zouden de lichten die op de permanente nachtzijde schijnen extreem krachtig moeten zijn, en dus is er nog meer kans op detectie door de JWST.” Hieraan toevoegend: “We hebben ontdekt dat de JWST in staat zal zijn om het bestaan ??van kunstmatige verlichting aan te tonen voor standaard LED’s die 500 keer krachtiger zijn dan die momenteel op aarde, en voor kunstmatige verlichting met een intensiteit die vergelijkbaar is met die van de aarde.” Het onderzoek is op 17 mei j.l. gepubliceerd in arXiv.org.

In recent onderzoek van de Ohio State University, waarin men ook de JWST mogelijkheden bekeek m.b.t. biosignaturen stelde het onderzoeksteam vast dat de JWST in slechts 60 uur een potentieel teken van leven op exoplaneten zou kunnen detecteren, ammoniak zou kunnen worden gedetecteerd rond gasdwergplaneten na slechts enkele omwentelingen.  Het Ohio team onthulde de resultaten van hun onderzoek tijdens de APS-bijeenkomst in april 2021. Bronnen: ScienceDaily, Phys.org

Comments

  1. Enceladus zegt

    Maar waarom zou leven dat op die planeet ontstaan is überhaupt behoefte hebben aan licht? Dat hele idee is erg antropocentrisch. Leven kan vrijwel zeker niet ontstaan zijn aan de kant van de planeet die 24/7 baadt in het licht van Proxima Centauri. Dus is het aan de donkere kant ontstaan. Als je ervan uitgaat dat er leven is dat steden kan bouwen, dan ga je uit van een ontwikkelde soort. Dus een levensvorm met intelligentie, die al lang bestaat. Dat leven is dan gewend aan een bestaan met alleen wat licht van de sterren en mogelijk van een of meer manen. Behoefte aan heel veel licht heeft het dan niet.

    Ik durf dus deze weddenschap wel aan: de James Webb Telescoop gaat geen kunstlicht op Proxima b ontdekken. En dat zegt dan dus ook meteen niet zo gek veel over de kans op leven op die planeet. Dat kan er wel degelijk zijn, zich koesterend in het sterrenlicht.

    Groet,
    Gert (Enceladus)

    • zetje01 zegt

      Je hebt een ring van schemering op die planeet waar leven zich kan verspreiden naargelang het zich prettig voelt bij meer of juist minder licht/straling.

      En waarom intelligent leven zich dan eventueel ook aan de donkere kant kan bevinden?
      Nou, misschien om dezelfde reden dat wij op de zuidpool intelligent leven hebben, een plek waar het leven waarschijnlijk niet is ontstaan.

      • Enceladus zegt

        Ja, maar op onze Zuidpool hebben we alleen maar enkele wetenschappelijke nederzettingen, er zijn geen steden daar. Het zou inderdaad kunnen dat het leven op die planeet ontstaan is in die ring van schemering en dat men vrijwel uitsluitend daar leeft. Indien men toch aan de dark side leeft, dan zal de verlichting die men maakt en gebruikt ook niet meer dan schemerachtig zijn. Als je als soort miljoenen jaren geëvolueerd bent in schemerlicht, is dat wat normaal voor je is.

        Sterker nog: misschien is daar inderdaad wel leven en stel nou eens dat het ongeveer net zo ver ontwikkeld is als wij zijn, dan hebben wetenschappers onze ster en planeten misschien wel ontdekt en stellen ze hoofdschuddend vast dat al die planeten die vrij roteren en niet tidally locked zijn vrijwel zeker geen leven zullen kunnen herbergen. “Stel je toch eens voor dat je op de derde planeet van die ster verblijft: elke 12 uur krijg je dan de volle laag aan licht en straling van die ster. Dat overleef je nooit!”, zullen ze zeggen. Want ook daar zijn ze vast antropocentrisch.

        Groet,
        Gert (Enceladus)

  2. Het is voor Abraham Loeb elke dag 1 april. Is vast weer een SF boek aan het schrijven over waar hij zijn mosterd vandaan haalt 🙂 Toch knap al die bizarre ideeën….

    • Angele van Oosterom zegt

      Het lijkt me niet verkeerd dat wetenschappers op voorhand uitpuzzelen wat ze met een JWST en straks Luvoir eventueel zouden kunnen ontwaren en ontwarren uit alle data van de verschillende instrumenten. Loeb’s onderzoek en het onderzoek van Caprice Phillips (Ohio SU) m.b.t.. karakterisering atmosfeer en detectie biosignaturen met de JWST zijn m.i. fraaie toepassingen.

      En een bizar idee…, de geschiedenis toont ons tal van bijzondere gebeurtenissen die zijn ontsproten uit nog veel bizardere ideeën, van atoombom tot bomen kappen voor ‘groene’ energie.

      • Jan Brandt zegt

        Hear hear!!!!

      • Een civilisatie die met panspermia ff komt aanwaaien en in het stikke donker weet te evolueren (dus zonder een ontwikkeld visueel systeem) en die hebben dan plotseling LED licht nodig… tis vergezocht maar het moet berekend worden, omdat het kan, en daar gebruik je dan je PhD studenten voor. Ik zou dan gaan voor het vaste spectrum van natrium lampen 🙂 Maar beter nog, ik zou er geen minuut observatietijd aan besteden omdat we alle levensvormen die we ontdekken en niet begrijpen toch gewoon uitroeien, zo zijn we nu eenmaal.

      • Je hebt wetenschappers en fantasten… Loeb weer in de bocht https://www.scientificamerican.com/article/how-to-avoid-a-cosmic-catastrophe/ …. Over kunstlicht gesproken, het kan nog veel erger dus… “Imagine an advanced civilization somewhere in the universe, which developed a particle accelerator that collides electrons at the Planck energy, the scale where gravity must be described quantum mechanically. This energy scale is no small feat for a collider, as it corresponds to ten quintillion (1019) times the rest mass of the proton. To reach this energy with our existing acceleration technology would require a linear collider 10,000 light-years in length.” Wie doet het licht uit?

Speak Your Mind

*

Deze site gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.