2016, astronomer som arbetar för European Southern Observatory (ESO) bekräftade förekomsten av en jordisk planet runt jordens närmaste stjärngranne – Proxima Centauri. Upptäckten av denna närliggande extrasolära planet (Proxima b) orsakade ingen brist på spänning eftersom, förutom att vara lika i storlek som jorden, den visade sig kretsa inom stjärnans beboeliga zon (HZ).

Tack vare ett INAF-ledda team, en andra exoplanet (en superjord) hittades tidigt i år runt Proxima Centauri med hjälp av Radial Velocity Method. Baserat på separationen mellan de två planeterna, en annan INAF-ledd grupp försökte observera denna planet med hjälp av Direct Imaging Method. Även om det inte är helt framgångsrikt, deras observationer ger upphov till möjligheten att denna planet har ett system av ringar runt sig, ungefär som Saturnus.

För deras studiers skull, som nyligen dök upp i tidningen Astronomi &Astrofysik , teamet förlitade sig på data som erhållits av instrumentet Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch (SPHERE) på ESO:s Very Large Telescope (VLT). Detta extrema adaptiva optiksystem och koronagrafiska anläggning är tillägnad karaktäriseringen av exoplanetsystem vid optiska och nära-infraröda våglängder.

I åratal, SPHERE har avslöjat förekomsten av protoplanetära skivor runt avlägsna stjärnor, något som är extremt svårt att göra med konventionell optik. Dock, denna speciella uppsättning data samlades in under den fyraåriga SpHere INfrared survey for Exoplanets (SHINE) survey, där SPHERE användes för att avbilda 600 närliggande stjärnor i det nära-infraröda spektrumet.

Förlitar sig på SPHEREs höga kontrast och höga vinkelupplösning, Syftet med denna undersökning var att karakterisera nya planetsystem och utforska hur de bildades. Ett sådant system var Proxima Centauri, en stjärna av M-typ (röd dvärg) med låg massa som ligger bara 4,25 ljusår från vårt solsystem. Vid tidpunkten för undersökningen, som sprang från till, existensen av Proxima c var ännu inte känd.

Som Proxima b, Proxima c upptäcktes med hjälp av metoden Radial Velocity (aka. Doppler Spectroscopy). Detta består av att mäta en stjärnas rörelse fram och tillbaka (eller "vobbla") för att avgöra om den påverkas av gravitationspåverkan från ett planetsystem. Dock, teamet var övertygat om att om Proxima c producerade en tillräckligt stor signal i infraröd, SPHERE skulle ha upptäckt det.

När teamet – som leddes av Raffael Gratton från Astronomical Observatory of Padova – förklarade sina metoder i sin studie:"Vi sökte efter en motsvarighet i SPHERE-bilder som förvärvats under fyra år genom SHINE-undersökningen. För att ta hänsyn till de förväntade stora planetens omloppsrörelse, vi använde en metod som antar den cirkulära omloppsbana som erhålls från radiella hastigheter och utnyttjar sekvensen av observationer som förvärvats nära kvadratur i omloppsbanan. Vi kontrollerade detta med ett mer allmänt tillvägagångssätt som tar hänsyn till keplerisk rörelse, K-stacker."

Tyvärr, SPHERE-data avslöjade inga tydliga upptäckter av Proxima c. Vad de fann var en kandidatsignal som hade ett starkt signal/brusförhållande och att orienteringen av dess omloppsplan passade bra med en tidigare bild tagen med Atacama Large Millimeter/submillimeter Array's (ALMA).

Dock, de noterade också att dess position och omloppsrörelse (aka. astrometrisk signal) inte överensstämde med vad som observerades av ESA:s Gaia-uppdrag. Sista, men inte minst, de fann att kandidaten hade en oväntat hög skenbar ljusstyrka (aka. flux) en planet som kretsar kring en röd dvärgstjärna. På grund av detta, Teamet kunde inte med säkerhet säga om det de observerade verkligen var Proxima c.

Dock, denna sista punkt tog upp en annan möjlighet som teamet var tvungen att överväga, att den ovanliga ljusstyrkan kan vara resultatet av ett cirkumplanetärt material. Med andra ord, de teoretiserar att ljusstyrkan kan orsakas av ett ringsystem runt Proxima c, vilket skulle utstråla ytterligare ljus i det infraröda spektrumet och bidra till den totala ljusstyrkan. Som de förklarar:

"I det här fallet föreställer vi oss antingen ett iögonfallande ringsystem, eller dammproduktion genom kollisioner inom en svärm av satelliter, eller avdunstning av damm som ökar planetens ljusstyrka. Detta skulle vara ovanligt för extrasolära planeter, med Fomalhaut b, för vilken det inte finns någon dynamisk massbestämning, som det enda andra möjliga exemplet."

Detta gör Proxima till ett främsta mål för uppföljningsstudier med mätningar av radiella hastigheter, nära infraröd avbildning, och andra metoder. Dessutom, nästa generations teleskop som Thirty Meter Telescope (TMT), Giant Magellan Telescope (GMT), och ESO:s Extremely Large Telescope (ELT), kommer att vara väl lämpade för att utföra direkta bildundersökningar av detta system för att upptäcka Proxima c.

Vad mer, om astronomer lyckas bekräfta att kandidaten som ses här var Proxima c, då är det troligt att Breakthrough Starshot vill ge sig in i action! I åratal, denna organisation har arbetat mot målet att skicka en gram-skala wafercraft till Alpha Centauri-systemet med hjälp av riktad energiframdrivning. Ända sedan upptäckten av Proxima b, det har pratats om att också göra en förbiflygning av Proxima Centauri.

Inte bara skulle denna rymdfarkost kunna få en närbild av Proxima b, den kan också svänga förbi Proxima c och få några ögonblicksbilder av planeten och dess (möjliga) ringsystem. Oavsett, om teamets fynd bekräftas, det kommer att vara första gången direkt avbildning av en planet upptäckt från radiella hastighetsmätningar gjordes och andra gången där reflektioner från cirkumplanetärt material inträffade (efter Fomalhaut b).

Hur som helst, dessa resultat kan ha betydande implikationer för framtida studier och karakteriseringen av Proxima Centauri.