Speuren naar gepolariseerd licht in zoektocht naar buitenaards leven
Een nieuwe manier om het licht van verre planeten te analyseren zou ons bewijs kunnen leveren van buitenaardse planten, schrijft astronomie-auteur Colin Stuart in de New Scientist. In zijn artikel beschrijft hij het werk van de groep van de Leidse astronoom Rob van Holstein. Dit team detecteerde afgelopen januari als eerste gepolariseerd licht van een exoplaneet.
Astronomen twijfelen er niet aan dat er in het heelal meer planeten met planten zijn. De uitdaging is echter om er één te vinden, en te bewijzen dat hij bestaat. Het team van Rob van Holstein heeft zich aan deze taak gewijd. Ze zoeken naar gepolariseerd licht afkomstig van exoplaneten (zie kader).
Gepolariseerd licht? New Scientist legt uit
Denk aan licht als een elektromagnetische golf. Normaal gesproken is het licht dat bijvoorbeeld van de zon of een gloeilamp komt ongepolariseerd – de golf trilt in verschillende, willekeurige richtingen.
Gepolariseerd licht daarentegen trilt alleen in bepaalde richtingen. Zo wordt ook het licht van sterren gepolariseerd (“verdraaid”) als het weerkaatst tegen het oppervlak van een planeet. Als je dit weerkaatste licht vervolgens meet, en kijkt naar de manier waarop het licht is gepolariseerd, kun je de oorzaak van de polarisatie herleiden. Dit kan bijvoorbeeld gesteente zijn, maar ook water of dus: leven!
Licht met een teken van leven
Met gepolariseerd licht kun je bijvoorbeeld te aanwezigheid van vloeibaar water op andere planeten vaststellen. Maar het kan nog beter: wat als gepolariseerd licht ons bewijs geeft voor biologische activiteit, oftewel: leven?
Grote doorbraak voor Leidse astronomen
Helaas is gepolariseerd licht dat weerkaatst wordt door verafgelegen planeten uiterst moeilijk waar te nemen: het licht is zeer zwak en slechts één procent van dit zwakke licht in eventueel gepolariseerd.
Toch slaagde het team van Rob van Holstein van de Leidse Sterrewacht er in januari van dit jaar in om gepolariseerd infrarood licht van een stofschijf rondom de exoplaneeet DH Tau b vast te leggen. Zij deden dit met behulp van de Very Large Telescoop in Chili.
De aarde als testplaneet
De volgende uitdaging is om dit succes te herhalen voor kleinere, aardachtige planeten. Daarna moeten de astronomen uitzoeken welke soort barcodes planten of ander leven zouden achterlaten in het gepolariseerde licht dat wij kunnen waarnemen.
Om te testen hoe planten het licht precies polariseren, hoe dit licht zich in de ruimte gedraagt en hoe het uiteindelijk polarisatiesignaal er dan uitziet, gebruiken astronomen de aarde als testplaneet. Ze bestuderen bijvoorbeeld het aardlicht (earthshine): het licht van onze eigen planeet dat door de maan naar ons wordt teruggekaatst.
Leidse astronoom wil selfie nemen vanaf de maan
Maar Dora Klindžić, ook van de Leidse Sterrewacht, had een beter idee. 'We kunnen het licht van de aarde pas echt goed bestuderen als we van de aarde afstappen en een selfie nemen vanaf de maan', zegt ze.
Klindžić is de drijvende kracht achter de missie Lunar Observatory for Unresolved Polarimetry of Earth. Haar idee is om een polarimeter mee te nemen op een toekomstige reis naar de maan en het gepolariseerde licht van de aarde vanaf het maanoppervlak op te slurpen. Het wordt echter geen prachtig mooi scherp plaatje van de aarde: het beeld propt al het aardse licht in 1 enkele, onscherpe pixel. Zo kunnen we de manier nabootsen waarop wij het licht van verre exoplaneten zien.
Nieuwe generatie telescopen om eeuwenoude vraag te beantwoorden
Klindžić hoopt binnen een jaar een eerste prototype te kunnen testen. Het andere grote project dat op stapel staat, is de Extremely Large Telescope (ELT), met een spiegel die bijna vijf keer zo groot is als die van de Very Large Telescope, en een ultramoderne spectropolarimeter. Van Holstein is er stellig van overtuigd dat de ELT in de nabije toekomst rotsachtige exoplaneten zal kunnen opsporen en beschrijven.
'Het zou wel eens het begin kunnen inluiden van een nieuw tijdperk in onze zoektocht naar buitenaards leven,' concludeert Stuart. 'Een tijdperk dat ons misschien eindelijk de kans biedt om die eeuwenoude vraag te beantwoorden: zijn wij alleen in het heelal?'
Verder lezen
Lees het gehele artikel in New Scientist (in het Engels): Colin Stuart, Far-flung flora, New Scientist, Volume 250, Issue 3333, 2021, Pages 46-49.
Lees de paper van Holstein et al: A survey of the linear polarization of directly imaged exoplanets and brown dwarf companions with SPHERE-IRDIS – First polarimetric detections revealing disks around DH Tau B and GSC 6214-210 B. By: R.G. van Holstein et al. Accepted for publication in Astronomy & Astrophysics.