Gliese 581g: Potentieel bewoonbare planeet – Als hij bestaat

Gliese 581g is een kandidaat buitenzonneplaneet in een planetenstelsel dat slechts 20 lichtjaar van de aarde is verwijderd, maar op dit moment wordt sterk getwijfeld aan zijn bestaan. De exoplaneet, die in 2010 voor het eerst werd aangekondigd als een planeet met een massa die dicht bij die van de aarde ligt in de bewoonbare zone van zijn gastster, is onder vuur komen te liggen nu andere onderzoeksteams twijfels hebben geuit over zijn ontdekking.

Hoewel er duizenden exoplaneetkandidaten zijn ontdekt, zijn er over het algemeen ten minste twee onafhankelijke waarnemingen nodig om te bevestigen dat deze planeten daadwerkelijk bestaan. Om wetenschappelijk rigoureus te zijn, moet de planeet door twee afzonderlijke teams worden waargenomen met twee verschillende observatoria. De oorspronkelijke onderzoekers die Gliese 581g in 2010 vonden, verdedigden hun methoden echter in 2012 en trokken het werk van sommige andere teams in twijfel.

In ten minste één bekende exoplanet-database staat hij niet meer vermeld. De planeet is momenteel niet opgenomen in de Habitable Exoplanets Catalog, die wordt beheerd door de Universiteit van Puerto Rico in Arecibo’s Planetary Habitability Laboratory. In een blogpost van oktober 2014 waarin “valse starts” in bewoonbaarheid van exoplaneten worden gekarakteriseerd, schreef onderzoeker Abel Mendez dat de planeet niet bestaat.

Ontdekking

De planeet werd voor het eerst aangekondigd in september 2010 door een team onder leiding van Steven Vogt aan de Universiteit van Californië, Santa Cruz. Met behulp van 11 jaar observatiegegevens van het W.M. Keck Observatory in Hawaii, kondigden de teams twee planeten rond de ster Gliese 581 aan: Gliese 581f en Gliese 581g. De resultaten werden gepubliceerd in het Astrophysical Journal en ook beschikbaar gesteld in pre-print versie op Arxiv.

De planeet werd verondersteld zich te bevinden binnen de bewoonbare zone van zijn moederster, die een rode dwerg is. Dit type ster is koeler dan onze eigen zon, wat betekent dat planeten dicht bij elkaar moeten kruipen om genoeg warmte te ontvangen om water op hun oppervlak te laten stromen. Hoewel astronomen bewoonbaarheid over het algemeen definiëren aan de hand van de vraag of de planeet vloeibaar water kan bevatten, wordt erkend dat er veel factoren zijn die hierop van invloed kunnen zijn. Dit omvat de atmosfeer van de planeet en hoe variabel de moederster is in termen van het uitzenden van energie.

In een persbericht waarin de ontdekking werd aangekondigd, erkenden de onderzoekers dat Gliese 581 “een enigszins gecheckte geschiedenis van bewoonbare-planet-claims” heeft. Van twee planeten die eerder in het systeem zijn gevonden, Gliese 581c en Gliese 581d, werd later aangenomen dat ze zich aan de rand van de bewoonbare zone bevonden. (In latere jaren werd ook het bestaan van Gliese 581d in twijfel getrokken). Historische schattingen voor het aantal planeten in het systeem variëren van ongeveer 3 tot 6 planeten, afhankelijk van de gebruikte methode.

Wat Gliese 581g betreft, zeiden de onderzoekers dat de planeet altijd één kant naar zijn moederster heeft gekeerd, en de andere altijd in het donker staat. De regio van bewoonbaarheid zou waarschijnlijk op de lijn tussen schaduw en licht liggen.

Gliese 581g werd gevonden door het detecteren van de zwaartekrachtwobbels die het in zijn moederster induceerde, maar de onderzoekers zeiden dat het subtiel was; er waren meer dan 200 waarnemingen nodig met een precisie van 1,6 meter per seconde. De gegevens van Keck werden gecombineerd met die van een ander beroemd instrument voor het zoeken naar planeten, de HARPS (High Accuracy Radial velocity Planetary Search project) bij de La Silla 3,6-meter telescoop van de Europese Zuidelijke Sterrenwacht in Chili. Helderheidsmetingen van de ster werden ook bevestigd met een robottelescoop van de Tennessee State University.

Twijfels over het bestaan van een planeet

Het bestaan van de planeet kwam al snel onder de loep te liggen. In oktober echter presenteerde een team – onder leiding van Michael Mayor van het Geneva Observatory – op de International Astronomical Union met behulp van meer datapunten van de HARPS-gegevens. Zij zagen signalen voor wat zij dachten dat vier andere planeten in dat systeem waren, maar de informatie toonde Gliese 581g niet, zeiden zij.

“De reden daarvoor is dat, ondanks de extreme nauwkeurigheid van het instrument en de vele datapunten, de signaalamplitude van deze potentiële vijfde planeet erg laag is en in feite op het niveau van de meetruis,” zei Francesco Pepe, een astronoom die werkt aan HARPS-gegevens bij de Geneva Observatory, in een e-mail voor een Astrobiology Magazine-artikel dat werd heruitgegeven op SPACE.com.

De paper is ook gepubliceerd op preprint site Arxiv.org, maar blijkt niet te zijn geaccepteerd voor publicatie. Dit was een punt dat Vogt maakte in een 2012 Space.com artikel. Hij zei ook dat zijn eigen team niet in staat was om tot dezelfde conclusies te komen als het Zwitserse team – tenzij ze een paar datapunten verwijderden.

“Ik weet niet of deze omissie opzettelijk of een fout was,” zei hij toen. “

Wetenschappelijk dispuut

De onderzoeksteams van 2010, die elkaar bestreden, gaven de aanzet tot een golf van publicaties over 581g, waarbij soms ook de aannemelijkheid van andere vermeende planeten in het stelsel ter discussie werd gesteld. Onder hen:

• In 2010 zei een groep onder leiding van Rene Andrae van het Max Planck Instituut voor Astronomie in Heidelberg, Duitsland, dat Vogt’s groep hun vondst hadden gebaseerd op de veronderstelling dat de planeten cirkelvormige banen hadden, een conclusie die volgens het Duitse team onjuist was.
• In 2011 werd in MNRAS een artikel gepubliceerd op basis van een andere statistische methode om de HARPS en HIRES gegevens te analyseren. Deze groep, onder leiding van Philip Gregory van de Universiteit van British Columbia, kon ook geen signaal vinden dat aangeeft dat 581g bestaat.
• In 2012 gebruikte Vogt (die 581g ontdekte) dezelfde gegevens als het Zwitserse team uit 2010 dat 581g niet kon vinden. Zijn team zei dat de planeet bestaat zolang de planeten cirkelvormige banen hebben, en zei dat bepaalde datapunten in het oorspronkelijke paper van 2010 door het tegengestelde team konden zijn weggelaten. Vogt vertelde Space.com dat cirkelvormige banen werken vanwege “de dynamische stabiliteit, goodness-of-fit, en het principe van parsimomie (Occam’s Razor). De paper werd gepubliceerd in Astronomische Nachrichten.

Verder onderzoek naar 581g wierp echter sterke twijfels over het bestaan ervan. In 2014 zei een team onder leiding van Paul Robertson, een postdoctoraal fellow aan de Penn State University, dat Gliese 581d (een andere planeet in het systeem) niet zichtbaar is in de gegevens wanneer correcties worden gemaakt voor de activiteit van zijn zon. In een persbericht van Penn State werd erop gewezen dat zonnevlekken zich soms kunnen voordoen als planetaire signalen. De aanwezigheid van Gliese 581g wordt afgeleid door naar de baan van Gliese 581d te kijken. Als 581d er toch niet is, concludeerden de onderzoekers, dan is 581g dat ook niet.

Een ander team onder leiding van Guillem Anglada-Escudé (Universiteit van Londen) diende een commentaar in op dat artikel dat in maart 2015 in Science werd gepubliceerd. Ze zeiden dat het werk van Robertson’s team een statistische methode gebruikte die “gewoon ontoereikend is voor het identificeren van kleine planeten zoals GJ 581d,” volgens een persbericht van die tijd. Anglada-Escudé’s team drong erop aan dat de gegevens opnieuw worden geanalyseerd met behulp van een “nauwkeuriger model.”