Wanneer je de nachtelijke hemel bekijkt met een telescoop, richt je je waarschijnlijk instinctief op de helderste sterren, de mooiste nevels of de planeten van ons eigen zonnestelsel. Maar ver weg, bijna onzichtbaar voor het blote oog, bevinden zich talloze zwakke, koele sterren die misschien wel het meest veelbelovend zijn in de zoektocht naar bewoonbare exoplaneten.
Precies op die sterren richt zich het Belgische SPECULOOS-project, een ambitieus programma dat wereldwijd lof oogst en mee aan de frontlinie staat van moderne exoplaneetjacht. In dit artikel duiken we dieper in wat SPECULOOS is, hoe het werkt, welke ontdekkingen al zijn gedaan en waarom België hierin zo’n voortrekkersrol speelt.
Van TRAPPIST naar SPECULOOS
Het verhaal van SPECULOOS begint eigenlijk met een andere Belgische telescoop: TRAPPIST (TRAnsiting Planets and PlanetesImals Small Telescope). Deze 60 cm telescoop, gebouwd door de Universiteit van Luik (ULiège), werd in 2010 opgesteld op de ESO-site in La Silla (Chili). Wat begon als een relatief bescheiden project om kleine planeten te detecteren via transities rond koele sterren, groeide uit tot een wereldprimeur: in 2016 kondigde het team onder leiding van prof. Michaël Gillon de ontdekking aan van het TRAPPIST-1 systeem, met zeven aardachtige planeten rond een ultrakoele dwergster.
Deze ontdekking, in 2017 bevestigd en uitgebreid, was revolutionair:
- De ster TRAPPIST-1 is een ultrakoele dwerg van slechts 0,08 zonsmassa, nauwelijks groter dan Jupiter.
- De zeven planeten hebben ongeveer de grootte van de Aarde.
- Drie bevinden zich in de bewoonbare zone.
- Door de kleine omvang van de ster zijn de transities van zulke planeten relatief diep en goed detecteerbaar.
Het succes van TRAPPIST maakte één ding duidelijk: ultrakoele dwergen zijn ideale targets voor de zoektocht naar aardachtige planeten die we kunnen bestuderen met telescopen zoals de James Webb Space Telescope (JWST). Maar één telescoop is niet genoeg om honderden van deze zwakke sterren systematisch te onderzoeken. Daarom werd SPECULOOS geboren.
Wat is SPECULOOS?
SPECULOOS staat voor Search for habitable Planets EClipsing ULtra-cOOl Stars. Het project heeft één duidelijke wetenschappelijke missie: Het systematisch doorzoeken van de dichtstbijzijnde ultrakoele dwergen en bruine dwergen naar aardachtige planeten die voor hun ster langs bewegen (transiteren). Door hun transities te meten, kan men deze planeten niet alleen ontdekken, maar ook hun afmetingen, omlooptijden en op termijn hun atmosferen onderzoeken. SPECULOOS is een initiatief van ULiège, maar is inmiddels uitgegroeid tot een internationaal netwerk van telescopen verspreid over de wereld. De betekenis van SPECULOOS gaat verder dan louter planetentellingen. Door zijn unieke focus legt het de basis voor de eerste atmosferische karakterisatie van aardachtige exoplaneten. Met de komst van JWST kunnen wetenschappers kijken naar de samenstelling van de atmosfeer (bijv. H₂O, CO₂, CH₄), de aanwezigheid van wolken of aerosolen en mogelijke biosignaturen, hoewel dat nog toekomstmuziek is. Bovendien helpt SPECULOOS om onze kennis over planeetvorming rond zeer lichte sterren te verbeteren, een regime dat lange tijd vrijwel onontgonnen terrein was.
Waarom ultrakoele dwergen?
Ultrakoele dwergen (spectraaltype M7 en later) zijn kleine, zwakke sterren met oppervlaktetemperaturen onder de 2700 K. Hoewel ze zeer talrijk zijn in de Melkweg, zijn ze moeilijk waar te nemen met klassieke optische telescopen. Toch bieden ze unieke voordelen voor exoplaneetonderzoek:
- Transities zijn relatief diep: een Aarde-grote planeet verduistert bij een ultrakoele dwerg een veel groter deel van het sterlicht dan bij een zonachtige ster.
- De bewoonbare zone ligt dichtbij: planeten in de bewoonbare zone draaien in korte banen van enkele dagen, wat snelle detectie mogelijk maakt.
- Atmosferisch onderzoek is haalbaar: de ster is klein, waardoor zelfs een dunne planeetatmosfeer merkbare effecten heeft op het doorgelaten licht.
Kortom: als we ooit een atmosfeer zoals de onze rond een exoplaneet willen bestuderen, dan is de kans groot dat dit rond een ultrakoele dwerg zal gebeuren.
Hoe werkt de zoektocht?
SPECULOOS selecteert zorgvuldig doelsterren: de dichtstbijzijnde ultrakoele dwergen, meestal binnen 40 parsec, helder genoeg voor follow-up met JWST. Elke ster wordt ongeveer 100 uur continu gemonitord, meestal verdeeld over meerdere nachten. Door langdurige fotometrie te doen, kan men transities van planeten met omlooptijden van dagen tot weken detecteren. De telescopen zijn volledig geautomatiseerd en werken vaak zonder menselijke operator. Fotometrische precisie is uitzonderlijk goed: <0,1% per meting is haalbaar, zelfs voor zwakke doelen. Gevonden kandidaten worden vervolgens bevestigd met spectroscopie en ruimtewaarnemingen (bijv. TESS of JWST).
Ontdekkingen
SPECULOOS is pas sinds 2019 operationeel, maar heeft al enkele interessante ontdekkingen opgeleverd:
- LP 890-9 b en c (TOI-4306 b/c)
In 2022 kondigde het SPECULOOS-team de ontdekking aan van twee superaardes rond de ultrakoele dwerg LP 890-9, op slechts 100 lichtjaar afstand. Planeet b werd initieel ontdekt door TESS, maar SPECULOOS bevestigde en karakteriseerde ze. Planeet c werd puur door SPECULOOS ontdekt, in de bewoonbare zone. Dit systeem is nu het tweede meest veelbelovende doelwit (na TRAPPIST-1) voor atmosferisch onderzoek met JWST.
Website SPECULOOS project: https://www.speculoos.uliege.be/cms/c_4259452/en/speculoos
