reportage

‘Kom, we gaan naar een ander melkwegstelsel'

©D. Padrón

Nadat een team wetenschappers uit Luik de aarde verbaasde met de vondst van zeven nieuwe planeten, speurt het nu vanop Tenerife naar buitenaards leven. ‘Kom, we gaan naar een ander melkwegstelsel’

De omgeving rond de Teidevulkaan op Tenerife lijkt wel een maanlandschap. Een smalle weg snijdt haarspeldbochten door de bergen en legt geologische lagen bloot in de kleuren van een marshmallow: zachtroze, geel, wit. Het is er droog, stil en desolaat.

Hier, op 2.390 meter hoogte, ligt het observatorium van het Canarische Instituut voor de Astrofysica (IAC). Het heeft iets van een futuristisch dorp. De tientallen witte gebouwtjes in de vorm van piramides, blokken en cilinders herbergen telescopen. Met gemiddeld 250 zonnige dagen per jaar, amper dertig dagen met neerslag en een door de wet beschermde duisternis is dit een van Europa’s belangrijkste ruimteobservatoria.

We zullen nog veel meer planeten vinden. We staan pas aan het begin.
Michaël Gillon, onderzoeksleider

Astrofysicus Emmanuel Jehin keurt de weersomstandigheden. Er zijn vandaag uitzonderlijk veel wolken. Maar het observatorium ligt zo hoog dat het erboven uittorent. ‘Het is een mooie dag voor waarnemingen. Als er wolken zijn, heeft de wind minder vrij spel. Er is dan weinig turbulentie, wat goed is voor de kwaliteit van de opnames door de telescoop.’

Jehin is een van de wetenschappers van de Universiteit van Luik die twee jaar geleden wereldfaam verwierven als Team Trappist. Met hun telescoop Trappist - een afkorting van TRAnsiting Planets and PlanetesImals Small Telescope - ontdekte het team een compleet nieuw planetenstelsel rond een nabije ster. De ster werd Trappist 1 gedoopt. De Luikenaars zijn dol op het monnikenbier, op wetenschappelijke conferenties laten ze buitenlandse collega’s vaak de Belgische specialiteit proeven.

Speculoos

Nu is het team naar Tenerife afgereisd om een nieuwe telescoop te installeren: de Speculoos, kort voor Search for Planets Eclipsing Ultra-COOl Stars. De opvolger van de Trappist is veel groter, krachtiger en duurder. De missie is dan ook ambitieus: zoeken naar buitenaards leven.

De vondst van Trappist-1 in 2017 was een enorme doorbraak in de jonge wetenschap van de exoplaneten, de studie van planeten buiten ons zonnestelsel. Pas in 1995 werd de eerste exoplaneet ontdekt. Tussen 2009 en 2013 detecteerde de Keppler-telescoop van de Amerikaanse ruimtevaartorganisatie NASA duizenden nieuwe planeten. Wetenschappers vermoeden dat de meeste sterren minstens één planeet hebben, en dat er dus nog miljarden planeten te ontdekken zijn.

In de zoektocht naar nieuwe planeten speurden wetenschappers jarenlang vooral naar ‘een tweede zon’, vanuit de veronderstelling dat alleen daar planeten kunnen ontstaan die op de aarde lijken. De Luikse astronomen maakten komaf met dat idee-fixe en verlegden haast letterlijk de grenzen van wat de wetenschappelijke wereld voor mogelijk hield. Met een telescoop van 300.000 euro vonden ze zeven planeten, op amper veertig lichtjaren van onze planeet, cirkelend rond een ultrakoele rode dwergster, een kleine ster die weinig licht uitstraalt. Het zijn ‘aardse’ planeten, met een hard oppervlak.

'Bewoonbaar'

Nooit eerder werd zo dicht bij zo’n groot planetenstelsel gevonden, met bovendien drie - mogelijk zelfs vier - planeten die ‘bewoonbaar’ kunnen zijn, een term die astronomen gebruiken als ze bedoelen dat de planeet een rotsachtig oppervlak heeft en de temperatuur vloeibaar water mogelijk maakt.

De fenomenale vondst is de verdienste van onderzoeksleider Michaël Gillon, een voormalige beroepsmilitair die pas op zijn 24ste biochemie en fysica ging studeren. Hij bleef koppig geloven in het potentieel van de ultrakoele dwergsterren. ‘Nog altijd lopen bij ons op de faculteit oudere astronomen rond die niet geloven dat het mogelijk is dat deze planeten bewoonbaar kunnen zijn’, zegt hij. ‘De planeten zijn een echte gamechanger in de zoektocht naar buitenaards leven. Ze zijn heel dichtbij en goed observeerbaar. Er worden enorm veel nieuwe theoretische modellen ontwikkeld om te proberen te vatten wat zich rond Trappist-1 afspeelt. En met ons nieuwe project zullen we nog veel meer planeten vinden. We staan pas aan het begin.’

Belgen zoeken buitenaards leven

Er gebeuren wonderlijke dingen in de wereld van Trappist-1. De afstand tussen de planeten is zo klein en de planeten zelf zijn zo groot dat je vanop de ene planeet gemakkelijk de andere kan waarnemen, tot in de fijne details, net zoals wij vanop de aarde de bergketens en kraters op de maan met het blote oog kunnen zien. De Trappistplaneten hebben bovendien een korte omlooptijd. De planeet die het dichtst bij de ster staat, rondt haar baan in amper anderhalve dag af. De verste planeet doet er vermoedelijk twee weken tot een maand over.

Zonnevlammen

Sceptici twijfelen aan de kans op leven op die planeten omdat dwergsterren zoals Trappist-1 op gezette tijden zonnevlammen uitstoten. Die uitbarstingen van energie, waarbij heel veel straling vrijkomt, kunnen een eventuele atmosfeer helemaal wegblazen. Bovendien wordt de planeet dan aan zoveel hoogenergetische straling blootgesteld - zoals röntgenstralen - dat leven is uitgesloten. Naar die atmosferen wordt op dit moment veel onderzoek gedaan. De eerste indicaties wijzen erop dat er wel degelijk een atmosfeer is.

Blijkt dat een atmosfeer vol waterstof, helium en methaan, zoals bij Neptunus, dan wordt de kans op leven weer een stukje kleiner omdat het broeikaseffect dan te groot is. Waar de wetenschappers op hopen, is een dunne, zuurstofrijke atmosfeer zoals die van de aarde.

Een tweede vraagteken is de positionering van de planeten. Ze staan altijd met dezelfde kant naar de ster gericht, zoals de maan tegenover de aarde. De ene helft is te heet, de andere te koud, wat leven onmogelijk zou maken. Nieuwe wetenschappelijke modellen wijzen erop dat het best mogelijk is dat er constant sterke winden over het oppervlak van die planeten waaien, wat de temperatuur zou milderen.

‘Misschien is wel leven mogelijk aan de nachtelijke kant, waar de zon nooit schijnt’, zegt Julien De Wit, een Belgische professor aan het Massachusetts Institute of Technology (MIT) en betrokken bij het Luikse exoplanetenproject. ‘Onze aarde koelt ook wat af in het donker, maar niet in die mate dat leven onmogelijk wordt. Of misschien zijn er vormen van leven mogelijk op de grens tussen licht en donker. We moeten onze ideeën van wat ‘bewoonbaar’ is herdefiniëren. We hebben nog nooit planeten zoals deze gezien.’

1 miljoen
Een Speculoos-telescoop om naar buitenaards leven te speuren kost 1 miljoen euro.

‘Het punt is’, zegt Gillon, ‘dat we ons op compleet nieuw terrein bevinden. Veel kennis in de wetenschap is incrementeel. Je komt steeds meer te weten over één onderwerp, breidt bestaande kennis uit. Maar deze vondst kan je eerder vergelijken met de ontdekking van Amerika, de exploratie van virgin territory. Onze huidige theorieën en modellen zijn enkel toegepast op de vier aardeachtige planeten in ons eigen zonnestelsel: de aarde, Mars, Venus, Mercurius. We kijken nu naar een heel ander stelsel.’

Sinds de vondst van Trappist hebben andere wetenschappers meer dan zeshonderd studies aan het nieuwe planetenstelsel gewijd. ‘Dat is enorm’, glundert De Wit.

De hoop op een doorbraak is groot. ‘Als uit verder onderzoek van Trappist blijkt dat leven frequent voorkomt rond ultrakoele dwergsterren, dan betekent dit dat leven volop aanwezig is in het universum. Want er zijn nog veel meer van zulke sterren in ons heelal’, zegt Gillon. Dat betekent niet dat hij erop rekent dat we ooit op intelligent leven stoten, buiten onze eigen planeet. ‘Het is best mogelijk dat we volop leven vinden, maar dat de evolutie naar intelligentie extreem uitzonderlijk is. Of dat intelligente levensvormen zichzelf gemakkelijk te gronde richten.’

Spinnetje

Galileo Galilei, de grondlegger van de moderne astronomie, tuurde in 1610 door zijn telescoop en ontdekte zo dat het maanoppervlak kraters had, en dat Saturnus voorzien was van ringen. Nu kijken astronomen naar een computerscherm en gebruiken ze navigatiesoftware om sterren en planeten in beeld te brengen.

‘Kom, we gaan naar een ander melkwegstelsel’, zegt Artem Burkanov, de Russische Speculoos-onderzoeker die de telescoop op Tenerife bedient. Hij tikt de coördinaten in van M51, een sterrenstelsel op 23 miljoen lichtjaren van de aarde. Zacht zoemend stelt de telescoop zich in de juiste positie en neemt een foto van het punt dat de computer heeft doorgeseind. Enkele minuten later verschijnt een zwart-witbeeld van een spiraalvormig sterrenstelsel op het beeldscherm. ‘Dit is M51, bijgenaamd Whirlpool Galaxy.’ Daarna toont Burkanov M104, het ‘sombrerostelsel’ op 31 miljoen lichtjaren afstand.

Het observatorium van het Canarische Instituut voor de Astrofysica, op 2.390 meter hoogte. ©credit tau-tec GmbH Michael Rude

De dagtaak van deze telescoop is het urenlang observeren van zo’n 1.500 ultrakoele dwergsterren. Het proces is volledig geautomatiseerd, de telescoop is eigenlijk een geavanceerde robot. De gegevens worden doorgestuurd naar Luik, de uitvalsbasis van Gillon en zijn team. Toch is er altijd een wetenschapper aanwezig op de site in Tenerife, om ’s morgens de eerste resultaten te lezen. En te controleren of de apparatuur goed functioneert. Zo verscheen op de beelden van een telescoop in Chili opeens een vreemde, zwarte vlek, die zich bovendien verplaatste: er was een spinnetje op de lens gaan zitten.

Planeten in de buurt van een ster detecteren is als zoeken naar een vuurvliegje dat rond een vuurtoren cirkelt. De lichtbundel van de schijnwerper is zo groot en sterk dat het vliegje nog moeilijk waar te nemen is. In de ruimte is dat net zo. De grote ster maakt de omringende planeten onzichtbaar. Daarom kijken astronomen niet rechtstreeks naar sterren, maar meten ze het verval van de lichtsterkte. Op het moment dat een planeet een ster passeert, de transit, wordt die ster even minder zichtbaar. Door hun telescoop op meer dan duizend ultrakoele dwergsterren te richten hoopt team-Speculoos die transits te registreren.

Eigenschappen als massa, samenstelling van de atmosfeer, snelheid en samenstelling van de planeet leiden astrofysici af uit het splitsen van dat licht in verschillende golflengtes, de ‘spectroscopie’. Voor zo’n lichtmeting is het planetenstelsel rond Trappist erg interessant. Trappist is een vrij koele en kleine ster, tien keer kleiner dan de zon. Elke transit van een van de zeven planeten is dus goed meetbaar.

Tijdens zo’n transit priemt het licht van de ster door de atmosfeer rond de planeet. De chemische elementen in de atmosfeer absorberen het op een andere golflengte, waardoor het resultaat leest als een barcode. Door de verschillende resultaten op het spectrum kunnen wetenschappers allerlei informatie aflezen over de samenstelling van de atmosfeer, maar ook over activiteit aan het oppervlak van de planeet: is er methaan, zuurstof, waterdamp? Het zijn allemaal indicaties van sporen van leven.

We moeten onze ideeën van wat ‘bewoonbaar’ is herdefiniëren.
Julien De Wit, professor aan het MIT

De Wit: ‘Dit is een fascinerend tijdperk voor de mens. We krijgen steeds meer hints over wat zich in andere sterrenstelsels afspeelt. De technologie toont ons dingen die we nooit eerder hebben kunnen waarnemen. Onlangs is boven Hawaii het eerste interstellaire object (afkomstig van buiten ons zonnestelsel, red.) gesignaleerd. Ik ben er zeker van dat er eerder zulke signalen zijn geweest. We waren er ons alleen niet van bewust dat het mogelijk was.’

Als het gaat over wat zich buiten deze wereld afspeelt, zijn we nog maar net aan het ontwaken, stelt De Wit. ‘Tot voor kort was het heel gewaagd als je nog maar durfde te denken aan het vinden van sporen van buitenaards leven. Nu kan je dat als wetenschapper gewoon hardop zeggen. Dat is behoorlijk cool.’

Gillon knikt. ‘De vondst van Trappist heeft het mogelijk gemaakt dat mensen compleet anders zijn gaan denken over concepten als aardse planeten, bewoonbaarheid, buitenaards leven.’

Privégiften

Een volgende, grote stap in het ontrafelen van exoplaneten en het eventuele leven dat zich daar afspeelt, zijn observaties door sterkere telescopen. De kleine, kosmopolitische community van exoplanetenjagers kijkt reikhalzend uit naar de meermaals uitgestelde lancering van de supertelescoop James Webb, een project van bijna 9 miljard dollar dat de NASA in 2021 zou lanceren. Daarnaast is het wachten op de Europese Extremely Large Telescope, die in Chili wordt gebouwd en pas in 2024 operationeel zal zijn.

Tot dan moeten de Luikse onderzoekers het met de opvolger van Trappist doen. Dat is de driemaal krachtigere Speculoos. In de Atacamawoestijn in Chili zijn al vier van die telescopen actief. Het is de bedoeling er ook op Tenerife vier in gebruik te nemen en de noordelijke hemisfeer te bestuderen. Maar daarvoor is veel meer geld nodig. Eén telescoop kost 1 miljoen euro.

Trappist was een gigantisch succes. Drie miljoen mensen volgden de bekendmaking van het nieuws via de NASA. En het Amerikaanse weekblad Time nam Gillon op in zijn lijst van invloedrijkste denkers. Maar de toegang tot financiering is er niet makkelijker door geworden. ‘Integendeel’, zegt Gillon. ‘Toen ik een Europese onderzoeksbeurs aanvroeg, stond in het antwoord iets als: ‘Je hebt toch al zeven planeten gevonden.’’

De telescoop op Tenerife is gefinan-cierd met giften van mensen die verbonden zijn aan het MIT, de toonaangevende technische universiteit in Boston. Dat heeft het Luikse team te danken aan De Wit, die werd opgeleid door Gillon. Hij spreekt over het wetenschappelijk project alsof het een start-up is. ‘In de Verenigde Staten is er een veel sterkere cultuur van privédonoren dan in Europa. Publieke instellingen zijn wel in staat de seed funding te verschaffen, maar daarna heb je A-, B-, en C-kapitaalrondes nodig. En dan moet je naar privégeld op zoek.’

Trappistenbrouwers

Er werden pogingen gedaan om sponsors aan te trekken bij de trappistenbrouwers, maar ook daar ving Gillon bot. ‘Op de wetenschappelijke projectpagina van Trappist stond een sectie over trappistenbieren, met wat uitleg over de Belgische traditie. Maar Chimay vroeg ons zijn logo te verwijderen. Dat contact was dus niet zo goed.’

Voor het Speculoos-project ligt een samenwerking met de koekjesbakker Lotus voor de hand. Gillon glimlacht mysterieus. ‘Misschien wel, ja’, zegt hij. De Wit pikt in. ‘Het zou een knap staaltje Belgisch surrealisme zijn, het logo van de koekjes op onze telescoop...’

Lees verder

Advertentie
Advertentie

Tijd Connect