Wetenschap en toekomst: vandaag zijn er meer dan 4.000 bevestigde exoplaneten. Hoe ver ben je gekomen sinds je de eerste, 51 Pegasi b, met je student Didier Queloz in 1995 ontdekte!

Michel Mayor: Het pad begon in het midden van de 20e eeuw ... ruim voor 51 Pegasi-b! Tot die tijd had sciencefiction vele nieuwe werelden verbeeld, maar de wetenschappelijke astronomie was van mening dat exoplaneten, als ze bestonden, uiterst zeldzaam moesten zijn. Met name omdat James Jeans, een beroemde Engelse astronoom, in 1916 een complexe theorie had ontwikkeld om de vorming van de gasnevel te verklaren die de planeten van het zonnestelsel baarde. Deze theorie, gedeeld door vele astronomen, betrof een botsing tussen de Zon en een andere ster, een gebeurtenis waarvan de waarschijnlijkheid zeer laag was in het Universum.

Maar in 1952 ontdekte de Russisch-Amerikaanse astronoom Otto Struve dat de meeste van de sterren vergelijkbaar met de zon zich veel minder snel op hun beurt keren dan ze zouden moeten [volgens de theorie van de vorming van de sterren, verwerven ze een gegeven rotatiesnelheid vanwege het instorten van de gaswolk]. Dit stelt de theorie van Jeans in vraag en impliceert de aanwezigheid van een schijf materie om hen heen. Het idee van een overvloed aan exoplaneten zou kunnen ontstaan. Struve geloofde zelf in het bestaan ​​van het leven in het universum en in miljarden exoplaneten. Maar het was niet genoeg om de instrumenten naar de lucht te richten om ze te vinden, het had ook een theoretisch kader nodig. Hoe baart een schijf materie een planeet? Het is dankzij de Sovjetfysicus Otto Schmidt dat de theorie zich kon ontwikkelen vanaf de jaren 1940. Het is gebaseerd op het fenomeen van aangroei - kleine objecten, planetesimals, aggregaat om grotere te vormen en te geven geboorte van de planeten. Ik herinner me graag het bestaan ​​van deze door de geschiedenis vergeten pioniers.

Wanneer is het eerste observationele bewijs teruggekomen?

Deze zogenaamde "protoplanetaire" schijven werden voor het eerst indirect gedetecteerd door spectroscopie in de jaren '70: we slaagden erin om een ​​infraroodoverschot te observeren naast het stellaire spectrum, dat de aanwezigheid van een schijf koud stof rond de ster. Vervolgens maakte de Hubble Space Telescope in 1995 de eerste afbeeldingen van de schijven rond de jonge sterren van de Orionnevel. In hetzelfde jaar kondigden we met Didier Queloz het bestaan ​​aan van 51 Pegasi b!

Hoe voelde je je toen je het ontdekte?

Het was vooral een grote verrassing! Het ontdekken van een exoplaneet was zeker ons doel. Voor dit doel hadden we een zeer nauwkeurige spectrograaf ontwikkeld, genaamd ELODIE, geïnstalleerd in het observatorium van de Haute-Provence, dat planeten ter grootte van Jupiter kon detecteren. Maar we waren verbluft om een ​​gasreus te vinden zo dicht bij zijn ster. Het komt in slechts 4 dagen in een baan terecht! Eind 1994, toen we zijn aanwezigheid voor het eerst vermoedden, leek het zo ongelooflijk dat Didier Queloz en ik tot de volgende zomer wachtten om opnieuw waarnemingen te doen, om ervoor te zorgen dat het geen vraag was. voorbijgaand effect, bijvoorbeeld door het magnetische veld van de ster. Maar nee, we hebben altijd deze regelmatige snelheidsvariatie gezien die getuigde van de aanwezigheid van een planeet ...

Hoe was het mogelijk om zoveel planeten te detecteren?

Dankzij de vooruitgang die op de instrumenten is geboekt. Tegenwoordig kunnen we de variatie van de radiale snelheid van een ster waarnemen (zie p xxx.), Dat wil zeggen de oscillatie die een planeet die eromheen draait 20 centimeter per seconde. Ter vergelijking: de zon varieert van 11 m per seconde, voornamelijk onder invloed van Jupiter. Alleen de aarde beweegt de zon 8 cm per seconde. Dus we naderen de detectie van kleine planeten met deze methode.

Wat betreft de observatie van doorgangen - de verduisteringen die ervoor zorgen dat de planeten voor de sterren passeren - de eerste werd in 1999 uitgevoerd dankzij telescopen op de grond en vervolgens het volgende jaar opnieuw geobserveerd in de ruimte door Hubble. Dit leidde tot het ontwerp van ruimtetelescopen die gewijd waren aan de detectie van deze fenomenen: Corot, vervolgens Kepler, die een groot aantal planeten ontdekte, die binnenkort Cheops en Plato zullen opvolgen ... We hebben een aantal exoplaneten gedetecteerd, waarvan de meeste een massa hebben tussen een en tien keer die van de aarde, en veel systemen met verschillende planeten. De gegevens verzameld door de twee methoden maakten het ook mogelijk om hypothesen te formuleren over hun aard: rotsachtig, gasvormig, enz.

Kunnen we overwegen het leven op exoplaneten te ontdekken?

Niet direct, omdat we daar nooit naartoe kunnen gaan. Maar men zou biosignatures in de atmosfeer kunnen detecteren, met andere woorden chemische soorten waarvan de overvloed een biologische activiteit op de grond vertoont. Ozon bijvoorbeeld, dat een marker is voor de zuurstofproductie door levende organismen. Aan de andere kant is het niet omdat we water in de atmosfeer van een exoplaneet hebben gevonden dat het het leven kan beschermen. Ik betreur de hype rond K2-18b (lees p xxx.). Het is overdreven. Alvorens te beslissen, moet men de mechanismen van planetaire vorming, de "geofysica" van de exoplaneten, bij wijze van spreken echt begrijpen. Zijn er op een exoplaneet 5 tot 8 keer de massa van de aarde platentektoniek? We weten het niet. Nu hangt de gematigde temperatuur van de aarde, en daarmee de geboorte van het leven, daar veel van af. Wat betreft de detectie van biosignatures, mogen we niet uit het oog verliezen dat een planeet zoals de aarde een extreem fijne atmosfeer heeft. Het analyseren van de atmosfeer van een exoplanet die daarop lijkt, zal moeilijk zijn en vereist het gebruik van zeer hoge resolutie spectrografen, geïnstalleerd op ruimtetelescopen of op de grond op zeer grote instrumenten zoals de toekomstige ELT (extreem brede telescoop), 39 meter in diameter, in aanbouw in Chili. Het is niet voor morgen!

Rond welke sterren moet je kijken?

Aanvankelijk werd het logisch geacht om te zoeken naar aardachtige planeten rond sterren ... vergelijkbaar met de zon. Maar het kost veel geluk om ze te detecteren omdat hun banen erg lang zijn. Vandaag zijn we vooral geïnteresseerd in rode dwerg of M dwerg, kleine koude sterren. Het is waar dat ze veel voordelen hebben. De planeten die om hen heen draaien bevinden zich in de zone die 'bewoonbaar' wordt genoemd , wat betekent dat hun oppervlaktetemperatuur theoretisch compatibel is met de aanwezigheid van vloeibaar water en leven. Bovendien oefenen ze op hun ster een effect uit dat zeer waarneembaar is door de instrumenten, de doorgangen zijn zeer duidelijk. Toch vormen deze dwergen M enkele problemen, zoals de belangrijke straling die ze kunnen uitzenden en die het bestaan ​​van het leven op het oppervlak van de planeten in gevaar zouden kunnen brengen.

Daarom moeten we naar mijn mening de andere exoplaneten niet uit het oog verliezen; die rond grotere sterren draaien, zoals oranje dwergen. De laatste, wiens massa in de orde van 0, 7 maal die van de zon is, biedt een compromis: de bewoonbare zone ligt niet zo dicht bij de sterren als die van de sterren M, maar ver genoeg om niet te zijn beïnvloed door het geweld van stellaire activiteit en de daaruit voortvloeiende straling. Het is duidelijk dat hun detectie moeilijker is door de radiale snelheidsmethode en transits zijn zeldzamer. Maar je moet het proberen. Bij exoplaneten moet je alles verwachten!

Wetenschap en toekomst: vandaag zijn er meer dan 4.000 bevestigde exoplaneten. Hoe ver ben je gekomen sinds je de eerste, 51 Pegasi b, met je student Didier Queloz in 1995 ontdekte!

Michel Mayor: Het pad begon in het midden van de 20e eeuw ... ruim voor 51 Pegasi-b! Tot die tijd had sciencefiction vele nieuwe werelden verbeeld, maar de wetenschappelijke astronomie was van mening dat exoplaneten, als ze bestonden, uiterst zeldzaam moesten zijn. Met name omdat James Jeans, een beroemde Engelse astronoom, in 1916 een complexe theorie had ontwikkeld om de vorming van de gasnevel te verklaren die de planeten van het zonnestelsel baarde. Deze theorie, gedeeld door vele astronomen, betrof een botsing tussen de Zon en een andere ster, een gebeurtenis waarvan de waarschijnlijkheid zeer laag was in het Universum.

Maar in 1952 ontdekte de Russisch-Amerikaanse astronoom Otto Struve dat de meeste van de sterren vergelijkbaar met de zon zich veel minder snel op hun beurt keren dan ze zouden moeten [volgens de theorie van de vorming van de sterren, verwerven ze een gegeven rotatiesnelheid vanwege het instorten van de gaswolk]. Dit stelt de theorie van Jeans in vraag en impliceert de aanwezigheid van een schijf materie om hen heen. Het idee van een overvloed aan exoplaneten zou kunnen ontstaan. Struve geloofde zelf in het bestaan ​​van het leven in het universum en in miljarden exoplaneten. Maar het was niet genoeg om de instrumenten naar de lucht te richten om ze te vinden, het had ook een theoretisch kader nodig. Hoe baart een schijf materie een planeet? Het is dankzij de Sovjetfysicus Otto Schmidt dat de theorie zich kon ontwikkelen vanaf de jaren 1940. Het is gebaseerd op het fenomeen van aangroei - kleine objecten, planetesimals, aggregaat om grotere te vormen en te geven geboorte van de planeten. Ik herinner me graag het bestaan ​​van deze door de geschiedenis vergeten pioniers.

Wanneer is het eerste observationele bewijs teruggekomen?

Deze zogenaamde "protoplanetaire" schijven werden voor het eerst indirect gedetecteerd door spectroscopie in de jaren '70: we slaagden erin om een ​​infraroodoverschot te observeren naast het stellaire spectrum, dat de aanwezigheid van een schijf koud stof rond de ster. Vervolgens maakte de Hubble Space Telescope in 1995 de eerste afbeeldingen van de schijven rond de jonge sterren van de Orionnevel. In hetzelfde jaar kondigden we met Didier Queloz het bestaan ​​aan van 51 Pegasi b!

Hoe voelde je je toen je het ontdekte?

Het was vooral een grote verrassing! Het ontdekken van een exoplaneet was zeker ons doel. Voor dit doel hadden we een zeer nauwkeurige spectrograaf ontwikkeld, genaamd ELODIE, geïnstalleerd in het observatorium van de Haute-Provence, dat planeten ter grootte van Jupiter kon detecteren. Maar we waren verbluft om een ​​gasreus te vinden zo dicht bij zijn ster. Het komt in slechts 4 dagen in een baan terecht! Eind 1994, toen we zijn aanwezigheid voor het eerst vermoedden, leek het zo ongelooflijk dat Didier Queloz en ik tot de volgende zomer wachtten om opnieuw waarnemingen te doen, om ervoor te zorgen dat het geen vraag was. voorbijgaand effect, bijvoorbeeld door het magnetische veld van de ster. Maar nee, we hebben altijd deze regelmatige snelheidsvariatie gezien die getuigde van de aanwezigheid van een planeet ...

Hoe was het mogelijk om zoveel planeten te detecteren?

Dankzij de vooruitgang die op de instrumenten is geboekt. Tegenwoordig kunnen we de variatie van de radiale snelheid van een ster waarnemen (zie p xxx.), Dat wil zeggen de oscillatie die een planeet die eromheen draait 20 centimeter per seconde. Ter vergelijking: de zon varieert van 11 m per seconde, voornamelijk onder invloed van Jupiter. Alleen de aarde beweegt de zon 8 cm per seconde. Dus we naderen de detectie van kleine planeten met deze methode.

Wat betreft de waarneming van doorgangen - de verduisteringen die ervoor zorgen dat de planeten voor de sterren passeren - de eerste werd in 1999 uitgevoerd dankzij telescopen op de grond en vervolgens het volgende jaar opnieuw geobserveerd in de ruimte door Hubble. Dit leidde tot het ontwerp van ruimtetelescopen die gewijd waren aan de detectie van deze fenomenen: Corot, vervolgens Kepler, die een groot aantal planeten ontdekte, die binnenkort Cheops en Plato zullen opvolgen ... We hebben een aantal exoplaneten gedetecteerd, waarvan de meeste een massa hebben tussen een en tien keer die van de aarde, en veel systemen met verschillende planeten. De gegevens verzameld door de twee methoden maakten het ook mogelijk om hypothesen te formuleren over hun aard: rotsachtig, gasvormig, enz.

Kunnen we overwegen het leven op exoplaneten te ontdekken? 1 reactie

Aanbevolen Editor'S Choice