28 maart 2024

Zelfs al is er leven bij TRAPPIST-1, dan duurt het nog hééél lang voor we dat kunnen detecteren

TRAPPIST-1 systeem Credits; NASA/JPL

Rondom de ultrakoele rode dwergster TRAPPIST-1 (alias 2MASS J23062928-0502285) draaien zeven exoplaneten, allemaal rotsachtige planeten met massa’s vergelijkbaar met die van de aarde en drie ervan in de leefbare zone van de ster (TRAPPIST-1 e, f en g). Het TRAPPIST-1 systeem staat 40 lichtjaar van ons vandaan, dus je zou denken dat áls er leven voorkomt op één van deze drie planeten het niet lang meer zal duren voordat we daar biosignaturen van kunnen detecteren, chemische vingerafdrukken die wijzen op het bestaan van primitief, bacterieel leven. Maar wat blijkt nu: zelfs als er inderdaad leven voorkomt op één van de planeten van TRAPPIST-1 en dat zou dan leiden tot de aanwezigheid van biosignaturen zoals zuurstof of chlorofyl in hun atmosfeer, dan nog is het zéér lastig om dat te detecteren en kan het nog decennia duren voordat detectie mogelijk is.

Jawel, deze flikkerende beelden, een paar pixels groot, zijn van het TRAPPIST-1 systeem. Credit: NASA/Kepler/K2

Als exoplaneten een atmosfeer hebben kan de scheikundige samenstelling van die atmosfeer gemeten worden tijdens transities, als de planeet gezien vanaf de aarde voor de ster langs schuift. We vangen dan het gezamenlijke licht op van de ster én de planeet, maar sterrenkundigen kunnen met bepaalde technieken onderscheid maken tussen het licht van de ster en van de planeet, waarbij absorptielijnen in het spectrum worden bekeken, en kunnen zo kijken welke elementen zichtbaar zijn in het licht van de planeet z’n atmosfeer. Kevin K. Hardegree-Ullman en z’n collega’s (University of Arizona) hebben bekeken: kunnen we met toekomstige grote telescopen (diameter 10 tot 100 meter!) absorptielijnen van biosignaturen zien in het spectrum van nabije exoplaneten zoals TRAPPIST-1 e, f en g? Om daar antwoord op te geven hebben ze simulaties van het vermogen van die telescopen gedaan en het antwoord is duidelijk: nee, dat kunnen ze niet! Het team concentreerde zich bij het onderzoek op zuurstof, dé biosignatuur die bekend is. Zuurstof in een atmosfeer is erg instabiel, omdat het sterk reageert met andere gassen, dus als het ergens voorkomt betekent dit dat het voortdurend wordt aangevuld, op aarde gebeurt dat door leven.

De tijdlijn om zuurstof te detecteren bij nabije exoplaneten. Credit: Hardegree-Ullman, et al

Het onderzoek laat zien dát zuurstof weliswaar detecteerbaar is, maar dat het heel moeilijk is om het zuurstofsignaal te onderscheiden van de ruis in het spectrum. Per transitie zijn er van een exoplaneet en z’n ster maar een paar pixels te zien (zoals de gif-animatie van TRAPPIST-1 hierboven laat zien), dus het vergt honderden transities om een duidelijk signaal te krijgen. In het geval van de exoplaneten bij TRAPPIST-1 duurt het ergens tussen de 16 en 55 jaar om genoeg transities te zien om zuurstof te kunnen onderscheiden van de ruis, met een minimale statistische betrouwbaarheid van 3σ… en dat met toekomstige telescopen die er nog niet zijn.

Meer informatie vind je in het vakartikel van Kevin K. Hardegree-Ullman et al, Bioverse: A Comprehensive Assessment of the Capabilities of Extremely Large Telescopes to Probe Earth-like O2 Levels in Nearby Transiting Habitable Zone ExoplanetsarXiv (2023).

Bron: Phys.org.

Share

Speak Your Mind

*