Nog even en dan start PLATO zijn zoektocht naar een tweede aarde: dit is de huidige stand van zaken

De PLATO-missie zou wel eens de succesvolste planetenjager ooit kunnen worden. Maar hoe verloopt de bouw van deze telescoop op dit moment?

Nog maar twee jaar en dan is het zover: de langverwachte lancering van de planetenjager PLATO (kort voor PLAnetary Transits and Oscillations of stars). De telescoop zal het heelal afspeuren naar aardachtige, rotsachtige planeten buiten ons zonnestelsel. De bouw van de veelbelovende telescoop is op dit moment in volle gang. En David Brown, betrokken bij de missie en verbonden aan de University of Warwick, geeft ons een update over de voortgang.

Huidige stand van zaken
De Europese Ruimtevaartorganisatie (ESA) is verantwoordelijk voor de bouw van de planetenjager. “De bouw vordert uitstekend en ligt op schema, zodat het ruimtevaartuig klaar zal zijn voor lancering in december 2026, zoals gepland,” vertelt Brown in gesprek met Scientias.nl. “Een van de belangrijkste recente vooruitgangen is dat we nu de eerste 10 van de 26 camera’s klaar hebben voor installatie op het ruimtevaartuig. De eerste camera is vorige maand al geïnstalleerd, waardoor we nu echt het ruimtevaartuig vorm zien krijgen.”

“Andere vorderingen in de bouw omvatten de vooruitgang in enkele elektronische componenten van het ruimtevaartuig,” vervolgt Brown. “De elektronische eenheden die de camera’s aansturen, de beelden digitaliseren en naar de gegevensverwerking aan boord sturen, zijn inmiddels allemaal gebouwd, gekalibreerd en getest.”

Wat gaat PLATO precies doen?
Het betekent dat de kans reëel is dat PLATO zonder vertraging in 2026 het luchtruim zal kiezen. De ruimtetelescoop wordt gelanceerd met de nieuwe Europese raket, Ariane-6, die vorige week zijn eerste vlucht heeft gemaakt en 4 miljard euro heeft gekost. Wat PLATO vervolgens precies gaat doen? “PLATO heeft als doel exoplaneten te vinden rond sterren die lijken op onze zon, met banen die lang genoeg zijn om in de bewoonbare zone te liggen,” vertelt Brown. “Een van de belangrijkste doelen van de missie is het vinden van een ander paar dat vergelijkbaar is met de aarde en de zon. Daarnaast is de telescoop ook ontworpen om de exoplaneten die ze ontdekt zorgvuldig en nauwkeurig te analyseren, zoals het bepalen van hun massa, grootte en dichtheid.”

Kortom, het doel van PLATO is om een planeet te vinden die veel lijkt op een ’tweelingzusje’ van de aarde. En dat daar een hele missie voor wordt opgezet, kan Brown goed uitleggen.

Zoeken naar aardachtige planeten
“Hoewel we veel indrukwekkende ontdekkingen hebben gedaan op het gebied van exoplanetenonderzoek, hebben we nog geen planeten gevonden die lijken op het aarde-zon paar,” licht hij desgevraagd toe. “We hebben wel kleine, rotsachtige planeten ontdekt die op de aarde lijken, maar deze bevinden zich niet rond sterren die lijken op onze zon. Dit betekent dat we nog steeds niet weten of de manier waarop ons zonnestelsel is opgebouwd normaal is of niet. We denken van niet, maar we hebben slechts één voorbeeld om ons oordeel op te baseren. Door te zoeken naar aardachtige, rotsachtige planeten met lange omlooptijden rond sterren zoals de zon, hopen we deze vraag te beantwoorden en ons begrip van ons eigen zonnestelsel te verbeteren. Er blijven veel vragen over hoe planetaire systemen ontstaan en evolueren, en over de statistieken van deze systemen. We kunnen alleen een volledig beeld krijgen door te blijven zoeken naar kleine, aardachtige, rotsachtige planeten.”

Werkwijze
Om deze planeten te vinden, zal PLATO zijn 26 camera’s gebruiken. “PLATO beschikt niet over verschillende soorten instrumenten,” vertelt Brown. “Het enige verschil tussen de 26 camera’s is dat twee camera’s sneller beelden kunnen maken (om de 2,5 seconden in plaats van om de 25 seconden).” PLATO heeft dus 24 ‘normale’ camera’s (N-CAMs) en 2 ‘snelle’ camera’s (F-CAMs). De N-CAMs zijn onderverdeeld in vier groepen van zes camera’s, waarbij elke camera in een groep naar dezelfde richting kijkt, maar de groepen zelf iets verschoven zijn. “Dit zorgt ervoor dat PLATO een enorm gezichtsveld heeft, betere wetenschappelijke prestaties levert, extra veiligheid biedt bij storingen, en een ingebouwde methode heeft om ‘vals positieve’ signalen te herkennen die kunnen lijken op een exoplaneettransit,” aldus Brown. Het plan is om vervolgens twee jaar lang naar twee specifieke delen van de hemel te kijken, één in het noorden en één in het zuiden. PLATO zal daarbij gebruikmaken van de bekende transit-methode. Bij de transit-methode wordt het licht van een ster gedurende langere tijd gemeten. Als een planeet voor de ster langs beweegt, veroorzaakt de schaduw een klein dipje in de lichtsterkte, waardoor de aanwezigheid van de planeet zichtbaar wordt. Hoewel deze methode bekend is voor het opsporen van exoplaneten, heeft PLATO ook een speciaal trucje in pacht. Zo zal de ruimtetelescoop individuele sterren jarenlang onafgebroken blijven aanstaren. Daarmee kunnen sterrenkundigen kleinere planeten ontdekken met overgangen die langer duren.

Leven?
Op deze manier hopen de onderzoekers dus te ontdekken of er ergens in het uitgestrekte heelal een tweede aarde te vinden is. Maar de grote vraag blijft natuurlijk: bestaat er ergens anders leven? “Plato zal die vraag niet beantwoorden,” zegt Brown. “Een belangrijke stap om dichter bij een antwoord te komen, is ontdekken hoeveel aardachtige planeten er waarschijnlijk rond andere sterren bestaan. We kunnen dat alleen te weten komen door actief naar zulke planeten te zoeken.” En dat is dus precies wat PLATO gaat doen. “De planetenjager zal ons straks meer gaan vertellen over het aantal planeten die vergelijkbaar zijn met de aarde in de Melkweg,” stelt Brown. “Aangezien we aannemen dat aardachtige planeten het meest kansrijk zijn voor bewoning, zal deze informatie cruciaal zijn om te begrijpen hoe waarschijnlijk het is dat leven ergens anders bestaat.”

TESS
PLATO is overigens niet de enige telescoop die exoplaneten opspoort. De ruimtetelescoop Kepler heeft al veel werk verricht en momenteel ontdekt de telescoop TESS voortdurend nieuwe planeten. Hoe PLATO verschilt van TESS? “PLATO wijkt op verschillende manieren af,” vertelt Brown. “Ten eerste hebben wij veel meer camera’s dan TESS (26 tegenover 4), en we gebruiken ze op een andere manier. De vier camera’s van TESS zijn naast elkaar geplaatst om een groter deel van de hemel te bekijken. Bij PLATO zijn de camera’s gegroepeerd, waarbij elke camera in een groep naar hetzelfde stuk van de hemel kijkt en dezelfde sterren observeert. Dit zorgt voor gegevens van hogere kwaliteit (omdat we de beelden van de verschillende camera’s kunnen combineren), biedt extra zekerheid bij storingen, en helpt ons te bepalen of de signalen die we opvangen echt zijn. Ten tweede hebben onze camera’s kleinere pixels, waardoor we sterren die dicht bij elkaar staan beter kunnen onderscheiden. Dit helpt ons om te verifiëren of de planeten die we denken te hebben ontdekt daadwerkelijk bestaan. Ten derde, terwijl TESS de hele hemel onderzoekt, zullen wij ons concentreren op twee specifieke gebieden en elk daarvan twee jaar lang in de gaten houden. Deze aanpak lijkt op die van NASA’s Kepler-missie en maakt het mogelijk om naar planeten met langere omlooptijden te zoeken, iets wat TESS doorgaans niet kan detecteren. Ten vierde, terwijl TESS mogelijke planeten detecteert en vervolgens de bredere wetenschappelijke gemeenschap vraagt om te bevestigen of ze echt zijn, is bij PLATO de opvolging van ontdekte planeten geïntegreerd in de missie zelf voor onze belangrijkste sterren. Dit stelt ons in staat om de planeten die we vinden grondiger te bestuderen en een duidelijker beeld te krijgen van hun samenstelling.”

Atmosfeer
Dit betekent dat PLATO dus niet alleen op zoek zal gaan naar andere werelden. De bedoeling is namelijk dat de planetenjager ook de gevonden planeten verder zal karakteriseren. Het doel is om de massa, grootte en leeftijd van exoplaneten met een ongekende precisie te bepalen en ook hun mogelijke atmosfeer te onderzoeken. De onderzoekers hopen bijvoorbeeld aan de vorm van de lichtdips te kunnen afleiden of een planeet een atmosfeer of zelfs wolken heeft.

Sterren
Bovendien is PLATO is niet alleen een planetenjager. Naast het zoeken naar exoplaneten zal PLATO namelijk ook sterren bestuderen met verschillende technieken. Een van die technieken is asteroseismologie, waarbij de trillingen en oscillaties van sterren worden gemeten om hun massa, grootte en leeftijd te bepalen. “Plato is dus ook een sterrenkundemissie die vanaf het begin is ontworpen om beide wetenschapsgebieden te combineren,” legt Brown uit. “Deze aanpak integreert de studie van exoplaneten en sterrenkunde, waardoor we de best mogelijke wetenschappelijke resultaten kunnen behalen. Dankzij deze combinatie kunnen we veel meer leren over de planeten die PLATO ontdekt en hun eigenschappen zeer nauwkeurig meten.”

De aanstaande lancering van de PLATO-telescoop is een belangrijke stap vooruit in de zoektocht naar aardachtige exoplaneten. Dankzij zijn geavanceerde technologieën, zoals asteroseismologie en een uitgebreid camera-array, is PLATO uitstekend uitgerust om niet alleen exoplaneten te vinden, maar ook om gedetailleerde informatie over sterren en hun omgevingen te verzamelen. Deze gegevens zullen ons inzicht in de vorming van sterren en planeten vergroten en kunnen ons dichter bij het ontdekken van een tweede aarde brengen. Iets waar Brown niet aan twijfelt. “Ik ben er zeker van dat we een ander aarde-zon paar zullen ontdekken,” onderstreept hij. “En ik kijk ernaar uit om te zien wat PLATO voor de sterrenkunde kan betekenen. Daarnaast hoop ik dat we verder kunnen gaan dan alleen het vinden van planeten. Het zou geweldig zijn als we ook exomanen, ringen en andere gedetailleerde informatie over de planeten die we ontdekken, kunnen opsporen. Hoewel dit ongelooflijk uitdagend zal zijn, geloof ik dat het mogelijk is en het zou fantastisch zijn als we dit kunnen realiseren.”