I århundraden har människor spekulerat om existensen av planetsystem (ungefär som våra egna) som kretsar kring andra stjärnor. Men det har bara varit under de senaste decennierna som forskare har kunnat upptäcka och studera dessa avlägsna världar. Hittills har astronomer använt olika metoder för att bekräfta förekomsten av 4 422 extrasolära planeter i 3 280 stjärnsystem, med ytterligare 7 445 kandidater som väntar på bekräftelse.
Naturligtvis väcker detta en del frågor. Om det finns intelligent liv där ute som har liknande förmågor som vår egen – och samma brinnande känsla av nyfikenhet – kan det vara tittar på oss också ? Lika viktig är frågan om hur många som kan upptäcka oss. Enligt ny forskning utfört av ett team från Cornell och American Museum of Natural History, finns det 2 034 stjärnsystem inom 326 ljusår från jorden som skulle titta på oss just nu!
Denna forskning utfördes av Lisa Kaltenegger , professor i astronomi och direktör för Cornell's Carl Sagan Institutet , och astrofysiker Jackie Faherty , en senior scientist vid American Museum of Natural History . En artikel som beskriver deras fynd, med titeln ' Tidigare, nuvarande och framtida stjärnor som kan se jorden som en transiterande exoplanet ', publicerades nyligen i tidskriftenNatur.
Hittills har de allra flesta extrasolära planeter upptäckts och bekräftats genom indirekta medel. Av dessa visade sig majoriteten använda Transitfotometri (aka. Transit Method), där astronomer övervakar stjärnor för periodiska sänkningar i ljusstyrka som är möjliga indikationer på att en planet passerar framför stjärnan (aka. transiterande) i förhållande till observatören.
Förutom att vara ett mycket effektivt sätt att detektera, ger denna metod också relativt exakta begränsningar för en exoplanets storlek och omloppsperiod. Ibland kan astronomer till och med få spektra från ljus som har passerat genom exoplanetens atmosfär under en transitering, vilket gör att de kan bestämma dess kemiska sammansättning. En mindre nackdel med den här metoden är att exoplaneter måste kretsa runt sina moderstjärnor ur vår synvinkel.
Detsamma gäller för alla utomjordiska observatörer som kan finnas där ute. Till planeter som kretsar kring andra stjärnor kommer jorden bara att kunna detekteras genom att göra transiter om den är kantad i förhållande till dem. Detta är vad som kallas Earth Transit Zone (ETZ), en speciell del av himlen från vilken en utomjordisk observatör skulle kunna upptäcka jorden när den passerar framför solen (gör en transitering). Som Kaltenegger förklarade i en Pressmeddelande från Cornell Chronicle :
'Från exoplaneternas synvinkel är vi utomjordingarna. Vi ville veta vilka stjärnor som har rätt utsiktspunkt för att se jorden, eftersom den blockerar solens ljus. Och eftersom stjärnor rör sig i vårt dynamiska kosmos, är denna utsiktspunkt vunnen och förlorad.'
Denna konstnärs intryck visar planeten som kretsar kring den solliknande stjärnan HD 85512 i den södra konstellationen Vela (Seglet). Kredit: NASA
För sin studies skull förlitade sig Kaltenegger och Faherty på undersökningsdata som erhållits av European Space AgencysGaiaObservatorium. Specifikt konsulterade de data om positioner och korrekta rörelser för närliggande stjärnor som var en del av tidigt tredje datasläpp (eDR3-katalog). Denna data, sa Faherty , är en spelomvandlare när det kommer till hur andra stjärnsystem skulle se på vårt eget:
'Gaia har försett oss med en exakt karta över Vintergatans galax, som gör det möjligt för oss att se bakåt och framåt i tiden och se var stjärnorna hade lokaliserats och vart de är på väg. Vårt solområde är en dynamisk plats där stjärnor kommer in och lämnar den perfekta utsiktspunkten för att se jorden passera solen i snabb takt.'
Med hjälp av dessa data skapade Kaltenegger och Faherty en katalog över stjärnor som har (eller ännu inte kommer) att passera genom ETZ under en period på 10 000 år. Början av denna period valdes för att sammanfalla med födelsen av den mänskliga civilisationen (ca. 5 000 år sedan) och sträcka sig ytterligare 5 000 år in i framtiden. Till slut fann de att under de senaste 5 000 åren har 1 715 stjärnsystem passerat genom ETZ medan ytterligare 319 kommer att göra det under de kommande 5 000 åren.
De fann vidare att 117 av dessa stjärnor befinner sig inom cirka 100 ljusår från solen medan 75 har varit i ETZ under det senaste århundradet, vilket sammanföll med uppfinningen av radiokommunikation. För forskare som är engagerade i Search for Extraterrestrial Intelligence (SETI) anses radiovågor vara en hållbar indikation på teknisk aktivitet (aka. technosignature). För planeter som kretsar kring dessa 75 stjärnor skulle våra egna radiovågor ha varit detekterbara.
Green Bank-teleskopet övervakar galaxen för snabba radioskurar (FRB). Kredit: UC Berkeley
Bland de 2 034 stjärnsystemen som ingår i katalogen fastställde Kaltenegger och Faherty också att sju är kända för att vara värd för exoplaneter. Dessa inkluderar Ross 128 b, en exoplanet jämförbar i storlek med jorden (1,8 jordradier) som kretsar kring en röd dvärgstjärna som ligger cirka 11 ljusår från jorden i konstellationen Jungfrun. För en civilisation som lever på denna exoplanet fann Kaltenneger och Faherty att de skulle kunna se jordens transiteringar från 3 057 till 900 år sedan (en period på 2 158 år).
Sedan finns det de sju steniga exoplaneterna som kretsar kring TRAPPIST-1, en röd dvärgstjärna 45 ljusår från jorden. Fyra av dessa planeter kretsar inom stjärnans beboeliga zon, vilket betyder att de kan vara potentiellt beboeliga. Medan forskare upptäckte dessa planeter mellan , verkar det som om de inte kommer att kunna upptäcka jorden på ytterligare 1 642 år. Men deras möjlighet att se oss kommer att pågå i 2 371 år.
Trappist-1-systemet, 45 ljusår från jorden, är värd för sju transiterande planeter i jordstorlek – fyra av dem i den tempererade, beboeliga zonen av den stjärnan. Medan vi har upptäckt exoplaneterna runt Trappist-1, kommer de inte att kunna upptäcka oss förrän deras rörelse tar dem in i jordens transitzon om 1 642 år. Potentiella observatörer av Trappist-1-systemet kommer att stanna kvar i den kosmiska jordens transitstadion i 2 371 år.
'Vår analys visar att även de närmaste stjärnorna i allmänhet tillbringar mer än 1 000 år på en utsiktspunkt där de kan se jordens transitering.' sa Kaltenegger . 'Om vi antar att det omvända är sant, ger det en sund tidslinje för nominella civilisationer att identifiera jorden som en intressant planet.'
Var och en av dessa världar har haft (eller kommer att ha) möjligheten att upptäcka jorden när den passerar framför vår sol i förhållande till dem. Om dessa potentiella observatörer kunde observera jorden som motljus av solen, skulle de också ha kunnat erhålla spektra från vår atmosfär. Av detta kunde de urskilja närvaron av kemiska element som vi associerar med liv (aka. biosignaturer), som syrgas, koldioxid och vattenånga.
Denna konstnärs intryck visar planeten Proxima b som kretsar kring den röda dvärgstjärnan Proxima Centauri, den stjärna som ligger närmast solsystemet. Kredit: ESO/M. Kornmesser
Dessutom, om de observerade vår planet under det senaste århundradet, kanske de också har lagt märke till tecknen på industriell aktivitet (kemiska föroreningar) och kärntekniska tester (radioaktiva isotoper), som båda är tydliga teknosignaturer. Senare i år kommer rymdteleskopet James Webb (JWST) att skjuta upp i rymden och ägna sina avancerade infraröda instrument till karaktäriseringen av exoplaneter och sökandet efter potentiella tecken på liv.
Den kommer att följas 2024 av Nancy Grace romerska rymdteleskop , uppkallad efter 'Hubbles moder'. Detta nästa generations teleskop kommer att ha en optik som är jämförbar med den ärevördigaHubble, men kommer också att ha 100 gånger synfältet. Att arbeta tillsammans med JWST,Romanförväntas hjälpa till med upptäckten och karaktäriseringen av tiotusentals exoplaneter.
Under de kommande decennierna, Genombrott Starshot kommer att försöka skicka en rymdfarkost i nanostorlek till Proxima Centauri för att studera Proxima b, den närmaste exoplaneten bortom solsystemet. Med hjälp av ett lättsegel och riktat energiframdrivningssystem syftar detta uppdrag till att göra resan till Proxima b på bara 20 år och helt karakterisera exoplaneten vid ankomsten. Tyvärr, säger Faherty, någon från dessa stjärnor kan ha liknande planer för vår planet, eller till och med varit här redan och sett allt som fanns att se:
'Man kan föreställa sig att världar bortom jorden som redan har upptäckt oss, gör samma planer för vår planet och vårt solsystem. Den här katalogen är ett spännande tankeexperiment som en av våra grannar kanske kan hitta oss för.'
Vidare läsning: Cornell Chronicle , Natur