Het SPECULOOS-project heeft zijn eerste waarnemingen gedaan vanaf de ESO-sterrenwacht op Paranal in het noorden van Chili. SPECULOOS zal zich richten op het detecteren van planeten ter grootte van de aarde die in banen om nabije uiterst koele sterren en bruine dwergen draaien. Het SPECULOOS Southern Observatory (SSO) is met succes geïnstalleerd op de Paranal-sterrenwacht en heeft zijn eerste test- en kalibratie-opnamen gemaakt – een proces dat bekend staat als het ‘eerste licht’.
Na het voltooien van deze inbedrijfstellingsfase, zal deze nieuwe opstelling van telescopen voor de exoplanetenjacht aan zijn wetenschappelijke programma beginnen, dat in januari 2019 serieus van start gaat. SSO is de kernfaciliteit van een nieuw project dat de Search for habitable Planets EClipsing ULtra-cOOl Stars (SPECULOOS) heet [1]. Het bestaat uit vier telescopen die zijn uitgerust met hoofdspiegels van 1 meter. De telescopen – die Io, Europa, Ganymede en Callisto zijn gedoopt, naar de vier grootste manen van Jupiter – zullen profiteren van de ongerepte waarnemingsomstandigheden op de berg Paranal, waar ook ESO’s vlaggenschip, de Very Large Telescope (VLT), staat. Paranal is een welhaast perfecte locatie voor astronomisch onderzoek, met een donkere hemel en een stabiel, droog klimaat.
Deze telescopen staan voor een gedenkwaardige opgave: SPECULOOS moet gaan zoeken naar mogelijk leefbare planeten ter grootte van de aarde rond ‘ultra-koele’ sterren of bruine dwergen, die nog nauwelijks op de aanwezigheid van planeten zijn onderzocht. Er zijn nog maar een paar exoplaneten ontdekt die in banen om sterren van dit type cirkelen, en nog minder bevinden zich in de leefbare zone van hun moederster. Ook al zijn deze zwakke sterren moeilijk waarneembaar, ze zijn er in overvloed – ze omvatten ongeveer 15% van alle sterren in het nabije heelal. SPECULOOS is ontworpen om duizend van deze sterren, waaronder de dichtstbijzijnde, de helderste en de kleinste, te onderzoeken op de aanwezigheid van leefbare planeten ter grootte van de aarde. ‘SPECULOOS biedt ons het ongekende vermogen om aardse planeten te detecteren terwijl ze voor enkele van de kleinste en koelste nabije sterren langs schuiven’, aldus Michaël Gillon van de Universiteit van Luik, hoofdonderzoeker van het SPECULOOS-project. ‘Dit is een unieke kans om de details van deze nabije werelden te ontsluieren.’
SPECULOOS zal gebruik maken van de zogeheten transitmethode [2], naar het voorbeeld van zijn prototype – de TRAPPIST-South-telescoop van de ESO-sterrenwacht op La Silla . Deze telescoop is operationeel sinds 2011 en heeft het beroemde planetenstelsel TRAPPIST-1 ontdekt. Wanneer een planeet voor zijn ster langs schuift, houdt hij een deel van het licht van de ster tegen, wat resulteert in een subtiele maar waarneembare afname van de helderheid van de ster – in feite een gedeeltelijke ‘zonsverduistering’ in het klein. Exoplaneten met kleinere moedersterren houden tijdens zo’n planeetovergang relatief meer sterlicht tegen, waardoor deze periodieke verduisteringen veel gemakkelijker te detecteren zijn dan die bij grotere sterren. Tot nu toe is slechts een klein deel van de exoplaneten die met deze methode zijn gedetecteerd van het formaat aarde of kleiner. Maar de combinatie van de kleine omvang van de SPECULOOS-doelsterren en de hoge gevoeligheid van de telescopen maakt de detectie van overgangen van planeten in de leefbare zone mogelijk. Deze planeten zijn bij uitstek geschikt voor vervolgwaarnemingen met grote telescopen op aarde of in de ruimte.
‘De telescopen zijn uitgerust met camera’s die zeer gevoelig zijn in het nabij-infrarood’, zegt Laetitia Delrez van het Cavendish Laboratory in Cambridge (VK) en co-onderzoeker in het SPECULOOS-team. ‘Deze straling ligt net buiten het bereik van het menselijk oog en is de belangrijkste vorm van straling van de zwakke sterren die SPECULOOS zal bekijken.’ De telescopen en hun felgekleurde monteringen zijn gebouwd door het Duitse bedrijf ASTELCO en worden beschermd door koepels van de Italiaanse fabrikant Gambato. Het project krijgt steun van de twee 60-cm TRAPPIST-telescopen – de ene op de LESO-sterrenwacht op La Silla, de andere in Marokko [3]. Het project zal te zijner tijd ook de SPECULOOS Northern Observatory op Tenerife, Spanje, en SAINT-Ex in San Pedro Mártir, Mexico, omvatten.
Er bestaan ook mogelijkheden voor een spannende toekomstige samenwerking met de Extremely Large Telescope (ELT), het toekomstige vlaggenschip van ESO, die momenteel in aanbouw is op Cerro Armazones. De ELT zal planeten die door SPECULOOS zijn opgespoord ongekend gedetailleerd kunnen waarnemen en wellicht zelfs hun atmosferen kunnen analyseren. ‘Met deze nieuwe telescopen kunnen we aarde-achtige werelden in het nabije heelal gedetailleerder onderzoeken dan we ons tien jaar geleden konden inbeelden’, concludeert Gillon. ‘Dit zijn enorm spannende tijden voor het exoplanetenonderzoek.’
Noten
[1] Speculoos is een traditionele Belgische koeksoort die verwant is aan het Nederlandse speculaas. De naam verwijst naar de Belgische oorsprong van het SPECULOOS-project. Ook het TRAPPIST-project is vernoemd naar een Belgisch product: het trappistenbier, dat veelal in België wordt gebrouwen.
[2] De transitmethode is een van de verschillende manieren waarop exoplaneten ontdekt kunnen worden. Verscheidene instrumenten, waaronder de HARPS-spectrograaf van de ESO-sterrenwacht op La Silla, jagen op exoplaneten met behulp van de radialesnelheidsmethode, waarbij de veranderingen in de snelheid van een ster worden gemeten die het gevolg zijn van een daaromheen cirkelende exoplaneet.
[3] Het project is medegefinancierd door de Europese Onderzoeksraad, in het kader van het Seventh Framework Programme van de Europese Unie [(FP7/2007-2013)/ERC grant agreement number 336480].
