2020-03 MIRA Ceti sprak met... Matthew Kenworthy


Doorheen de jaren hebben we op Volkssterrenwacht MIRA regelmatig contact gehad met de aloude en wereldberoemde sterrenwacht van Leiden. Enige jaren geleden brachten we met een dertigtal leden van onze volkssterrenwacht een bezoek aan de ‘Oude Sterrewacht’, ter gelegenheid van de vijftigste verjaardag van MIRA kwam niemand minder dan Ewine van Dishoeck spreken op onze academische zitting, en voor interviews in deze serie waren we ook al ettelijke keren te gast bij het Leiden Observatory. Men zit daar immers aan de spits van het sterrenkundig onderzoek, en daar willen we onze lezers natuurlijk graag van op de hoogte brengen.

Voor dit interview openden we onze Skype-app en hadden het genoegen een uurtje te kunnen spreken met astronoom Matthew Kenworthy (°1973) van het Leiden Observatory. Matthew is afkomstig uit het Engelse  Epsom ten zuidwesten van Londen, en heeft als astronoom niets minder ontdekt dan ringen bij planeten in andere zonnestelsels… 

 

Opmerking: de Engelse versie van dit interview staat te lezen onder de Nederlandse tekst.

Note: the English version of this interview can be read under the text in Dutch.

 

Matthew%20Kenworthy%20foto.jpg

 

In 2012 bezocht ik met enkele vrienden Woolsthorpe Manor. We hadden een goed contact, wat resulteerde in een Newton appelboom aan de ingang van onze volkssterrenwacht in Grimbergen.

Oh schitterend, leuk idee.

 

Kan je even vertellen vanwaar je interesse in astronomie is gekomen?

Ik had het geluk een vriend te hebben wiens vader naar de Ewell Astronomical Society ging, de plaatselijke astronomievereniging. Door hem werd mijn interesse in astronomie gewekt, ik was nog jong en tegen beter weten in dacht ik: ach, ik moet dat ook kunnen, astronomie lijkt mij niet zo moeilijk. Had ik toen geweten wat ik nu weet, was alles misschien wel anders geweest 😉

Ik behaalde mijn bachelordiploma natuurkunde aan de Oxford University, waar ik drie fantastische jaren beleefde, daarna ging ik naar het Institute of Astronomy aan de universiteit van Cambridge – ik ging van de ene ivoren toren naar de andere ivoren toren in Engeland. Gedurende drie en een half jaar hield ik mij bezig met het bouwen van instrumenten. In die tijd was een nogal nieuwe manier gangbaar om spectrografen te maken met glasvezels. Mijn supervisor gaf mij een groot draaiwiel waar 5 km vezelkabel was rondgedraaid en vroeg mij om een integraalveldeenheid te maken. Ik moest een grote hoeveelheid kabels openleggen zodat we een driedimensionale foto van de hemel konden maken. En het is mij gelukt om zo een unit te maken. Daarna vertrok ik voor ongeveer tien jaar naar de University of Arizona waar ik met Roger Angel werkte, een astronoom die bekend staat voor zijn vele uitvindingen, één ervan was de “spin casting” spiegels. Onder de tribune van het American Football team van de universiteit van Arizona bouwde hij een snel roterende reuzenoven. Wanneer de oven ronddraait en het glas binnenin in elkaar valt, wordt dit in een paraboolvorm geslepen. Het bespaarde je vele jaren van glas wegslijpen van een vlak oppervlak. Ik kreeg meer en meer interesse in coronografen, wat eigenlijk hoekfilters zijn: zij filteren het licht van een ster in één richting, maar laten het licht van een planeet die op een ietwat andere plaats staat doorkomen in je wetenschapscamera.

Ik werkte aan instrumentatie en deze coronografen, en zo kreeg ik interesse voor de rechtstreekse beeldvorming van exoplaneten. Aan de universiteit van Arizona beleefde ik vele mooie jaren, en toen had ik het geluk dat mij een staffunctie aan de Leiden Observatory in Nederland werd aangeboden. Ik ben hier nu al iets meer dan tien jaar en ben intussen universitair hoofddocent met een kleine groep uitstekende studenten. Het boeit mij om eigenlijk te zien of we foto’s van exoplaneten kunnen nemen, planeten rond nabije sterren in onze Melkweg. Tijdens de laatste jaren kreeg ik meer interesse voor de transitmethode.

Ringsysteem.jpg

We merkten een heel ongewone lichtcurve op bij de ster J1407. Mijn medewerker wees mij erop en ik zei: “het lijken wel ringen rond een planeet, maar het moet wel honderd keer groter zijn dan de ringen rond Saturnus”. We denken dat we ringen zien in iets wat we de Hill-sfeer noemen. De Hill-sfeer, genoemd naar de astronoom George William Hill die dit fenomeen ontdekte, is het gebied van gravitationele invloed van een planeet wanneer die rond een ster draait, en deze kunnen inderdaad heel groot zijn. We veronderstellen dat sommige personen dit misschien hebben gezien in oude gegevens, maar zich niet realiseerden wat het was en er dus geen aandacht aan hebben besteed. Momenteel is een groot deel van mijn opzoekingen gericht op het vinden van meer en meer van deze heel interessante systemen. Want ik denk dat het een manier is om de vorming van planeten en manen rond planeten te zien. Het zou wel eens kunnen dat we getuige zijn van het prille moment van hun vorming. Heel recent, op 15 december van vorig jaar, hebben we een nieuw systeem ontdekt, J0600 genoemd. Samen met een grote groep van zeer gespecialiseerde amateurwaarnemers hebben we data hierover verzameld. Het zou een ander ringsysteem kunnen zijn, en dus zou dit wel eens het tweede systeem kunnen zijn dat we hebben ontdekt.

 

Ik herinner mij 1995 toen Michel Mayor en Didier Queloz hun grote ontdekking deden. Tot dan waren exoplaneten een goed idee, maar sindsdien is hun bestaan een wetenschappelijk feit.

Inderdaad, maar vergeet niet dat in 1992 eveneens planeten rond pulsars werden ontdekt. Dat was een verbazingwekkende ontdekking, maar je kon eigenlijk niets ondernemen om die ontdekking op te volgen: het pulsarsysteem was te ver weg om enige andere waarneming te doen. En dus was het vreemd dat de radiale snelheid van planeten vervolgens een enorm onderzoeksgebied werd, want er zijn veel meer sterren dichterbij, normale sterren om te bestuderen dan dat er pulsars zijn in de Melkweg. Inderdaad, allemaal fascinerende materie, dat was tijdens mijn eerste jaar op de hogeschool dat Mayor en Queloz ermee naar buiten kwamen.

 

Op weg naar het huis van Isaac Newton bezochten we ook het Mullard Radio Astronomy Observatory in Cambridge en zagen we de beroemde palen van de radiotelescoop waarmee Jocelyn Bell pulsars ontdekte.

Verbazend om te zien hoeveel werk zij verrichtte. Het was zo indrukwekkend dat zij eigenlijk als graduaatsstudent dit absoluut pionierswerk deed, dat moet wonderlijk zijn geweest. Ik weet dat dit nogal een uitdaging moet zijn geweest. Veel hard werk en inspanning, maar het loonde zeker de moeite.

 

Als fan van de band Joy Division, draag ik dikwijls een t-shirt met daarop de signalen van pulsar CP1919.

Yep, van het album “Unknown pleasures”, een fantastisch album, ik herinner mij dat ik een online artikel las en dat iemand alle research erover had gedaan om het originele beeld te vinden en alle betrokkenen had geïnterviewd. En dat zovele mensen dit beeld hebben gezien en het in hun hart hebben gesloten, toont aan dat wetenschappelijke data ongelooflijk mooi kunnen zijn. Visueel is het fantastisch, het maakt een directe verbinding met je brein en je moet de fysica van pulsars niet begrijpen om te beseffen wat een wonderlijk beeld het is. Het wordt zelfs nog beter, want als je het beeld bekijkt en je weet wél waar je naar kijkt, zie je de interstellaire scintillatie die het signaal uitsmeert en het toont het snel evoluerend patroon. Dat is juist het fantastische eraan, dat je het op meerdere niveaus kan bewonderen. Echt een heel mooi beeld, ik ben altijd onder de indruk van wetenschappers en mensen die wetenschappelijk accurate beelden kunnen maken die eveneens esthetisch mooi zijn. Ik ben trots dat ik dat ook mag proberen, tot nu toe zonder veel succes,... maar ik geef het niet op.

 

Pulsar%20CP%201919.jpg
                                      Pulsar CP 1919

 

Ten tijde van je verblijf in Cambridge was het instituut dat samenwerkte met Didier Queloz nog niet geïnstalleerd ?

Hij kwam pas vele jaren later. Van 1995 tot 1999 was ik in Cambridge en toen was Martin Rees daar. Er stond een lang smal gebouw, de Hoyle Building, genoemd naar Fred Hoyle, een heel lang recht gebouw met één doorlopende gang en vele bureaus aan iedere kant van die gang. Je moet weten, het was daar dat ik alle optische kabels uitlegde, ik moest meerdere vezelkabels van elk dertig meter lang uitleggen, en de enige plaats waar ik een rechte gang van dertig meter kon vinden was in het midden van het instituut. Dus kocht ik een collega graduaatsstudent om met pizza om mij te helpen. Om één uur ’s nachts begonnen we eraan om al die kabels uit te leggen. Het was een lange nacht van wel vijf kilometer heen en weer lopen en pizza eten, bij elke draai van het wiel. Het instituut is een fantastische plaats – de ochtendkoffie of ‑thee is een belangrijk moment want je kan op een informele manier met de professoren praten, en voor mij was dat een belangrijk gegeven. Je moet af en toe de riem kunnen afleggen en ideeën uitwisselen, ook al lijken ze je te gek voor woorden. Je moet immers niet beoordeeld worden op het absurde van je idee, maar op zijn wetenschappelijke verdienste. Ruimdenkend zijn – weet je, terug naar de radiale snelheidsplaneten: die hadden we enkele jaren eerder kunnen spotten, de semi amplitude is groot genoeg opdat spectrografen ze hadden kunnen detecteren, maar we hadden gewoonweg geen idee dat je grote planeten zou kunnen vinden in hele kleine banen rond sterren. We hadden maar één planetensysteem om mee te vergelijken, het onze, dus we veronderstelden dat de grote massieve planeten ver weg zijn op vijf astronomische eenheden en niet 0,1 astronomische eenheid. Dus soms is een nieuwe manier van denken nodig, openminded zijn maar niet zodanig openminded dat je hersens er uitvallen! En dat vergt wat oefening,...ik oefen nog steeds!

 

Heb jij Stephen Hawking ontmoet in Cambridge?

Vreemd genoeg, toen ik in Cambridge woonde bevond zijn favoriete Indische curry restaurant zich recht tegenover mijn voordeur. Dus, op een avond ging ik daarheen, want zoals iedereen hou ik ook wel van een lekkere curry, en net die avond keek ik om en zag daar Stephen Hawking aankomen in zijn rolstoel. Ik ging aan de kant, maar niet snel genoeg, want hij reed over mijn voet. Welja, Stephen Hawking reed over mijn voet.

Het gebeurde af en toe wel dat ik hem zag in de stad, want zijn instituut, het Department of Applied Mathematics and Theoretical Physics, bevond zich aan de kant van de stad waar ik naartoe moest fietsen.

 

Werk jij met de TESS-satelliet?

Ik zit niet in het TESS-team, maar feit is dat de Kepler satelliet een van de eerste satellieten was waarvan men onmiddellijk de gegevens heeft vrijgegeven. In vergelijking met twintig jaar geleden, toen diegenen die de satelliet bouwden de data gedurende vele jaren nog voor zich hielden alvorens ze vrij te geven, was dit een grote verandering. Nu zijn we in een tijdperk waar data, zodra ze opgenomen zijn, op het internet worden geplaatst waar iedereen ze kan downloaden en beginnen zoeken naar interessante objecten. Dat is op zijn minst revolutionair, het heeft de manier veranderd waarop verschillende gebieden van astronomie worden uitgewerkt. De weg is vrij en al deze gegevens worden over ons uitgestrooid en mensen kunnen er dan mee aan de slag en ze vinden vele vreemde en wondervolle zaken. We moeten dit koesteren.

Ik ben heel dankbaar voor SuperWASP, een van de vroegere speurtochten naar transit exoplaneten. WASP staat voor Wide Angle Search for Planets. Bij dit project werd een groot deel van hun data online gezet waardoor we J1407 met het ringensysteem vonden. Gedurende vele jaren was dit verborgen in de gegevens alvorens we het opmerkten en oppikten als een vreemd en nieuw soort van astronomisch object. Het heeft echt de manier waarop dingen verlopen grondig veranderd.

 

27b121b0ae770e16bad129082b850bbc_XL.jpg
                                               SuperWASP North op La Palma, copyright: SuperWASP

 

Nog zo'n revolutionair project is GAIA. Het is moeilijk te beschrijven wat een enorm verschil het heeft gemaakt dat wij nu beschikken over een kaart van één procent van de Melkweg die de Aarde omringt. De uitstekende precisie van zijn astrometrie laat ons toe te bepalen hoe sterren worden gevormd in groepen, hun dynamiek, en ik vind het buitengewoon dat ik nu door een simpele query te schrijven op een webinterface mijn antwoord vijf minuten later krijg, daar waar mensen anders ettelijke jaren van hun leven eraan zouden besteden om het te meten. De nieuwe dingen die zij uit de data halen is een gevolg van het feit dat er niet wordt gewacht tot het eind van de vijfjarenmissie. Zij geven om de twee of drie jaar een grote intermediaire dataset vrij. Zij zouden gemakkelijk de gegevens voor zichzelf kunnen houden en er alleen de mooiste observaties uitpikken, maar door deze nieuwe manier van denken zetten zij alle data zo snel mogelijk online ter beschikking van de gemeenschap. Dit heeft veel meer effect, want iedereen begint de gegevens uit te pluizen en vindt fantastische en vreemde zaken.

Wat het onderzoek naar exoplaneten betreft, is de astrometrische methode van exoplaneetdetectie eigenlijk blind voor de inclinatiehoek van de planeet. Het maakt niet uit wat de oriëntatie van de baan is. Als de baan “face on” is, met name recht in ons gezichtsveld, zullen de radiale snelheid en transitiemethodes het niet detecteren, maar astrometrie doet dat wel. GAIA zal ons overspoelen met een enorme catalogus van alle sterren dichtbij de Zon die reuzengasplaneten in hun baan hebben in vijfjarige baanrotaties. GAIA zal ons eenvoudigweg deze catalogus bezorgen, met een simpele muisklik, en tienduizenden planeten bovenop degene die we reeds kennen. Nieuwe systemen die we kunnen beginnen bestuderen, voornamelijk natuurlijk de dichtstbijzijnde. Want dan is er een kans om er een beeld van te maken, de planeet zal helder genoeg zijn voor de grootste telescopen op Aarde en in de ruimte om effectief deze planeten te zien in de buurt van hun moederster. Het is allemaal heel spannend.

 

Nu is het enkel wachten op de Europese Extremely Large Telescope en de James Webb Space Telescope.

Ik heb meegewerkt aan METIS, een van de eerste lichtinstrumenten voor de E-ELT. METIS is de Mid-Infrared E-ELT Imager and Spectrograph, een project geleid door Bernhard Brandl, een van de professoren aan het observatorium te Leiden. Hij is de hoofdonderzoeker ervoor en ik help hem met het uittekenen en bouwen van enkele coronografen, de optische lenzen die we gebruiken om planeten te fotograferen. Hier komt een groot deel ingenieurswerk aan te pas en veel denkwerk hoe we deze optiek in de telescoop kunnen plaatsen. Het was een interessant project om te doen de laatste jaren en natuurlijk, je weet dat we nu ongeveer zes of zeven jaar verwijderd zijn van hopelijk het eerste licht te zien in de E-ELT, dat zal buitengewoon opwindend zijn, het zal ons een nog veel gevoeligere kijk op het universum geven om te bestuderen.

 

METIS-Optical-Overview-20190109.png
                                                                         Copyright: Leiden Observatory

                                                                                     Schema over de werking van METIS bij de E-ELT

 

Ben je al in Chili gaan waarnemen?

Ja, tijdens de laatste tien jaar was ik er al verschillende keren, het is een ongelooflijke reis om te maken, zo te reizen door de Atacama woestijn tot aan de Very Large Telescope, je waant je op de Maan. Er is absoluut geen vegetatie, je beweegt je door veelkleurige duinen, en uiteindelijk kom je over de bergkam en zie je de vier telescopen verspreid over de bergtop. Deze ongelooflijke rijkdom aan wetenschap en technologie vind je daar terug. En voor mij, ik ben gewend om de noordelijke sterrenhemel te zien, maar om dan voor het eerst de zuidelijke hemisfeer te zien met de Magellaanse wolken, dat was ronduit spectaculair. Het is een wonderlijke plaats om te bezoeken en er te werken. Nu is het de beurt aan mijn graduaatsstudenten om ernaartoe gaan en ervan te genieten.

 

Is ALMA een van de door jou gebruikte wetenschappelijke projecten?

Neen, voor het merendeel van mijn wetenschap gebruik ik ALMA niet. Maar omwille van dit J1407 ringsysteem, schreef ik een voorstel en ik ontving gebruikstijd voor ALMA, wat uiterst ongebruikelijk is. Mensen zijn verbaasd als ik hen vertel dat ik ALMA heb gebruikt. Ze zeggen: “oh, maar jij bent geen submillimeter persoon”. Welnu, voor dit ene specifieke project was ik dat wél, en ik heb de ALMA-mensen kunnen overtuigen om mij wat tijd te geven en zij waren zo vriendelijk mij die toe te staan. Ik heb er een paper over geschreven, dus ja, ik heb werk gepubliceerd op basis van waarnemingen met ALMA. Maar ik denk niet dat ik er een gewoonte kan van maken, ik werk liever op kortere golflengten.

 

Kan je iets meer vertellen over de Beta Pictoris b ring?

Ja, uiteraard. We hebben wanhopig gezocht naar een volgende eclips van J1407 want, toen het voor de eerste keer gebeurde, was niemand hiernaar op zoek. Er was geen informatie over opgenomen, tenzij enkel één kleur, dus één golflengte. Bijgevolg weten we niet of het sterrenlicht door stof of door gas werd geblokkeerd. Er is een heldere ster in de zuidelijke hemisfeer, Beta Pectoris genaamd, ze is heel bekend omdat het een heel nabije jonge ster is met een grote afvalschijf eromheen. Deze afvalschijf blijkt het resultaat te zijn van botsingen van asteroïden in het systeem en de schijf is recht in het vlak van ons gezichtsveld. Storingen in de schijfvorm wanneer foto’s werden genomen met de Hubble Space Telescope impliceren het bestaan van een reuzenplaneet die het stof doet opdwarrelen.

Beta%20Pictoris.jpgProfessor Anne-Marie Lagrange en haar team bekeken in 2009 beelden genomen met de VLT en zagen deze planeet, die in een bijna exact vlakke baan naar ons toe staat. In 1981 werd Beta Pictoris gebruikt als een referentiester, een kalibratiester. Maar men merkte dat gedurende enkele weken in 1981, de ster in helderheid fluctueerde met ongeveer 5 procent. Dus dacht men dat het een gaswolk kon zijn of stof dat voor de ster voorbijtrok. Sommige astronomen waren enthousiast, zij dachten dat het de aanwezigheid was van een planeet. Nu we het bestaan kennen van de exoplaneet Beta Pictoris b, werd dit uitermate spannend omdat ze dachten dat de planeet de ster zou transiteren, maar wanneer zij de positie van de planeet maten terwijl het naar lage conjunctie bewoog, bleek het dat de planeet niet over de schijf van de ster niet trekt. Dus, wat de reden van de fluctuatie in 1981 ook was, het was niet de planeet. Ik was heel blij, want ik dacht: aha, rond Beta Pectoris b zou zich wel eens een gigantisch ringsysteem kunnen bevinden. En de Hill sfeer, de regionale gravitationele invloed, passeert voor de ster. Echter, het duurt 200 dagen voor deze Hill sfeer om voor de ster te passeren. En niemand met een grote telescoop zou mij ooit die hoeveelheid tijd willen geven.

Dus besloot ik om een kleine robottelescoop te bouwen, het Beta Pic b ring project, vandaar dat het de naam BRING kreeg. Het heeft de grootte van een wasmachine, beschikt over twee cameralenzen vooraan. We bouwden het in onze sterrenwacht van Leiden en verscheepten het naar Zuid-Afrika. En dit alles werd binnen een jaar gerealiseerd. Dit moest wel zo snel gebeuren omdat de transit in 2017 plaatsvond. En iedere avond openen beide ogen van deze wasmachine zich en om de zes seconden neemt het foto’s met twee camera’s. Gedurende heel de nacht beweegt de ster Beta Pictoris door het gezichtsveld van beide lenzen. Op het einde van de avond sluiten de twee lenzen zich en twee grote computers onderaan in de wasmachine verwerken de gegevens in ongeveer vier uur, nadien krijgen we in Leiden een e-mail met alle geregistreerde data. Dat is zo fantastisch, zeker omdat ik een heel goed team in Leiden had dat dit instrument heeft gebouwd. We hadden een graduaatsstudent, Samuel Mellon, bij de universiteit van Rochester, die samen met mijn medewerker Eric Mamajek, een tweede machine bouwde die naar Australië werd verzonden. We werkten samen met een Leidense groep om meer data te krijgen van een samenwerking in Chili, genoemd MASCARA, wat staat voor Multi-site All-Sky CAmeRA. We hadden dus een volledige longitudinale dekking om Beta Pictoris te bekijken voor de volledige Hill sfeer transit. Ik heb de data bekeken en heb er een wetenschappelijk paper over samengesteld. We zien geen kenmerk van de 1981 transit en we zien geen enkele ring, wat een beetje spijtig is, het had leuk geweest om te zien, maar wat dit ons anderzijds vertelt is, ofwel dat er een ringsysteem is dat bijna in het vlak van het gezichtsveld is, en dus zien we geen transit, ofwel dat de ringen verdwenen zijn en manen hebben gevormd.

 

BlaineatbRingcompletelastdayininstallationatSutherland.jpg
         Astronoom Blaine Lomberg in Sutherland, Zuid-Afrika, bij het bRing instrument. Copyright foto: Patrick Dorval

 

Als je de reuzengasplaneten in ons eigen zonnestelsel bekijkt, stel je vast dat deze allemaal meerdere manen hebben. Daarom is het logisch te veronderstellen dat andere reuzenplaneten in de Melkweg eveneens een aantal manen rond zich zullen hebben. Ik ga ervan uit dat Beta Pictoris iets te oud is, ik denk dat er een ringsysteem was, maar dat de ringen in manen werden omgevormd. En net omdat manen veel, veel kleiner zijn dan ringen, blokkeren zij minder licht en kunnen we ze niet detecteren. Spijtig, want het was enorm leuk om dit instrument te bouwen, het was een waarneming die op het precieze moment moest gebeuren.

Maar alleen al het feit dat dit de eerste poging is om een Hill sfeer van een exoplaneet te bekijken is al ontzettend belangrijk, het is een belangrijke eerste stap voor dit soort van onderzoek. Ik heb momenteel een PhD student die andere sterren bekijkt, op zoek naar meer van deze ringsystemen. Het was ontzettend leuk om naar Zuid-Afrika te reizen en er deze box te installeren, deze wasmachine, en het ginder geïnstalleerd te zien in Sutherland, ongeveer zes uur rijden buiten Cape Town, onder die mooie donkere sterrenhemel. Normaal gezien kan het soort waarnemingen dat wij doen gedaan worden tijdens Volle maan, want wij observeren in infrarood - waarbij het maanlicht geen rol speelt. Toevallig waren we daar in Zuid-Afrika tijdens Nieuwe maan en dit was voor mij de eerste keer als professionele astronoom dat ik buiten stond in het pikdonker, ik kon echt niets zien. Dus ik bleef maar wachten tot mijn ogen zich zouden aanpassen, maar dat gebeurde absoluut niet, het bleef pikzwart. En plots kwam Venus op, ik kon mijn schaduw zien tegen de witte muur door het licht van Venus. Nooit in mijn leven had ik zoiets gezien. Het was een ongelooflijke ervaring, zelfs voor een professionele astronoom. En onze camera’s hebben heel, heel goed gewerkt, ze werken trouwens nog altijd, we nemen nog steeds data op, we gebruiken de gegevens op zoek naar een soort van pulserende ster, Delta Scuti sterren genoemd, en we werken met medewerkers daarop, we hebben deze gigantische gegevensbank die we proberen in te pakken en naar de medewerkers te sturen, dus het was enorm nuttig.

 

Als je bedenkt hoe de astronomie de laatste decennia is geëvolueerd, indrukwekkend, niet?

Het is ongelooflijk.

 

Maar zoals Newton zei: als we zover kunnen zien...

...is het omdat we op de schouders van reuzen staan. Dat is volledig waar. Ik heb heel veel geluk dat ik dit mag meemaken, ik heb nooit gedacht dat ik ringen zou zien bewegen voor een ster, ik dacht dat het zuivere inbeelding was. Dus ja, ik ben heel blij om tenminste daarvan deel uit te maken.

 

Matthew, je deed nog een interessante ontdekking in december van vorig jaar?

 

Tyc%20ster.jpgJe bedoelt de planeet in het systeem TYC8998? Ja, dat was met mijn medewerker en vriend Eric Mamajek, hij is diegene waar ik naartoe ga als ik vragen heb over jonge sterren in onze Melkweg. Om rechtstreeks foto’s van exoplaneten te kunnen nemen, moeten deze heet zijn en gloeien zoals kool in een barbecue, zodat we ze in infrarood kunnen zien. Dus, als de ster jong is, zal de planeet eveneens jong zijn. We moeten weten waar de jonge sterren zich bevinden om exoplaneten rechtstreeks op beeld te kunnen vastleggen. Eric is een van de beste astronomen die je kan vertellen waar jonge, nabije sterren zijn, en dus stuurt hij mij een lijst van jonge sterren om te bekijken, waarna we een hoge contrast beeldcamera, Sphere genoemd, in de VLT gebruiken. Mijn graduaatsstudent bekeek deze dan, we bekeken 70 sterren met dezelfde massa als onze Zon. We wilden zien hoe planetensystemen eruit zagen wanneer de Zon veel jonger was, dus namen we zeventig beelden met de hoop om planeten te vinden, super-Jupiters binnen 20 tot 10 astronomische eenheden van hun ster. We hebben er enkele opgepikt waar je een hele hoop achtergrondsterren hebt. Met slechts één foto krijgt je 20 dots en het probleem is dat je niet weet welke van deze dots een planeet is. Dus hoe los je dat op? Je wacht een jaar en je neemt een nieuwe foto van de ster. Het is net alsof je op het platteland rijdt naast twee vogels die samen aan het vliegen zijn. Met enkel één foto kan je niet zeggen waar de vogels zich bevinden ten opzichte van andere verder verwijderde vogels. Maar door twee foto’s te nemen, verspringt de positie van beide vogels terwijl ze samen bewegen. Door het nemen van een beeld van een ster, zullen alle achtergrondsterren samen verspringen in één richting, maar de planeten zullen samen met de ster blijven bewegen. Je hebt beide foto’s nodig. We kozen dus de vijf beste sterren, namen een tweede foto, en één van de vijf sterren toonde een planeet die samen met de ster bewoog. Alex, mijn graduaatsstudent zei: “neen, neen, het punt dat we dachten dat een planeet is beweegt te snel, het moet een achtergrondster zijn”, waarop ik antwoordde: “och, spijtig”. Hij zei “nee, nee, nee, kijk nog eens”. En inderdaad, veel, veel, veel verder weg, 240 keer verder weg dan de Aarde van de Zon, is er een object met een gemeenschappelijke eigenbeweging, dus we zien deze lichtvlek die relatief helder is. Het is een planeet, het is dit object met een massa van 13 of 14 keer die van Jupiter, maar het is een hele afstand verwijderd van zijn moederster, ongeveer driemaal verder weg dan Pluto is van de Zon. We staan voor een raadsel, want hoe komt het dat een massieve reuzenplaneet zo ver verwijderd is van zijn moederster?  Misschien was het gevormd zoals een ster, heel vreemd, maar heel, heel spannend. Alex Bohn, mijn graduaatsstudent, heeft meer waarnemingen verricht, zodanig dat we er een spectrum van hebben en het lijkt er zeker en vast op dat het om een heel koud exoplanetair object gaat. Wat er zo spannend aan is, is dat het koud genoeg is dat er wolken worden gevormd in de bovenste lagen en dat het ver genoeg verwijderd is van de moederster zodat we geen licht hebben van de moederster dat het licht van de planeet stoort. We zijn van plan om de Hubble-telescoop te gebruiken om het nauwkeurig te bekijken en ongeveer elk uur foto’s te nemen, omdat jonge planeten de neiging hebben om heel snel rond te draaien. Jupiter doet er negen uur over om rond te draaien. We denken dat als we een reeks van beelden nemen de een achter de ander om de dertig minuten gedurende een hele nacht, dat we de helderheid van de planeet zullen zien op en neer gaan terwijl de wolken in en uit het beeld roteren, en dat zal ons iets meer vertellen over de samenstelling van de planeet. Het is ontzettend boeiende materie.

 

Is astrobiologie ook een van je interessesferen?

Het is meer dan tien jaar dat wij aan astrobiologie doen, dus toen ik aan de University of Arizona studeerde, was er een astrobiologie-groep waar we chatten met mensen uit diverse domeinen: geologen, biologen. Wat recentelijk meer ontbrak, waren exoplaneetwaarnemingen. Nu komen er meer en meer foto’s van exoplaneten, het wordt steeds opwindender, want we komen alsmaar dichter tot het punt waar we door directe beeldvorming kunnen zien hoe aardse rotsplaneten rond hun dichtbijzijnde sterren draaien. We hebben een Nederlandse groep mensen die samenkomt en we brengen geologen en biologen samen om antwoorden te vinden op vragen over woonbaarheid en woonbare zones rond dichtbijzijnde sterren. Ik heb een project met een planetaire wetenschapper die manen in het zonnestelsel in model kan brengen alsook door getijden opgewarmde exomanen. Als je kijkt naar Io, dit is een van de helderste objecten in het zonnestelsel per vierkante meter in infrarode golflengten. Io is heel helder omdat er sterke getijdekrachten plaatsvinden door resonanties in de banen van alle Galileïsche manen. Er zijn zwavelvulkanen. Dus, hoewel Jupiter na miljarden jaren is afgekoeld, blijft Io in infrarood gloeien omdat de maan constant door getijdewerking wordt vervormd. We gaan een project uitvoeren waar we zullen zien dat dit misschien detecteerbaar is voor de dichtstbijzijnde sterren en met METIS zouden we moeten kunnen door getijdewerking opgewarmde manen detecteren. Dit idee werd zes jaar geleden gepromoot door Mary Anne Peters, en zij stelde dit idee voor met Edwin Turner. Het is een briljante paper, het was een uitstekend idee. Nu hebben we de technologie om echt te zien en metingen uit te voeren om te zien of we door getijdewerking opgewarmde exomanen kunnen detecteren. Mijn verwachtingen in dit verband zijn hooggespannen.

Dat is wel een beetje mijn probleem: er zijn zoveel opwindende dingen te doen op gebied van sterrenkunde. En het is zo fantastisch om te kunnen rekenen op enkele briljante studenten om deze ideeën op te volgen, wat ik nooit zelf zou kunnen doen wegens tijdsgebrek.

 

Voor ons, “amateurs”, is het fantastisch om al deze ontdekkingen te kunnen opvolgen

Ik hou niet van het woord “amateur” als een omschrijving van onbetaalde enthousiastelingen, omdat het in de Engelse taal een negatieve bijklank heeft, met de betekenis van “gewoontjes” of “ongeschoold”, ik ken een groot aantal amateurastronomen die ontzettend professioneel zijn in hun werking en gegevensanalyse. Maar ik ben blij dat we met anderen kunnen delen wat we ontdekken en ons enthousiasme kunnen doorgeven als we iets vinden!

 

Als ik naar de Hubble Deep Field kijk, beleef ik altijd een zen moment.

Absoluut, het is wonderbaarlijk om te beseffen dat in elk moment en in elke richting, elk stukje hemel, er zo'n overvloed aan sterrenstelsels te vinden is.

 

Dus misschien zijn we uiteindelijk toch niet zo uniek als we graag denken?

Neen, we zijn bijna zeker niet uniek, maar ik denk altijd, als ik naar deze beelden kijk, wow, het is zo enorm, de afstanden tussen de dichtstbijzijnde sterren zijn enorm, en je kan je overweldigd voelen bij dit alles. Maar dan denk ik altijd aan warme chocolademelk: wij hebben warme chocolademelk, dat is geweldig! En bier, daar kunnen we tenminste van genieten! We zijn misschien klein en onbeduidend, maar we hebben fantastische dingen waar we op onze blauwe planeet intens van kunnen genieten.

 

Misschien is dat bier en die chocolade wel iets uniek in de hele kosmos... Hartelijk dank, Matthew, voor dit fijne interview!

 

Tekst: Francis Meeus, juni 2020

Met dank aan Martine De Wit voor de vertaling !

 

***********************************************************************************

Interview in English

 

In 2012 I visited Woolsthorpe Manor with some friends. The good contact we had resulted in a Newton apple tree in front of our public observatory in Grimbergen.

Oh wonderful, lovely idea.

 

Can you tell about how you got interested in astronomy?

I was lucky to have a friend whose father went to the local astronomical society, called the Ewell Astronomical Society. He got me interested in astronomy. I was too young to know any better, and I thought: oh I can do astronomy as well, that shouldn’t be too difficult. If I had known then what I know now, maybe things would have been different 😉 

I went to Oxford university for my bachelor degree in physics, where I had three wonderful years, then I went to the Institute of Astronomy at Cambridge university - I went from one ivory tower to the other ivory tower in Britain. I spent three and a half years building instruments. There was this relatively  new way of building spectrographs using fibre optics. My supervisor gave me a big wheel with 5 km of fibre wound on it and asked me to make an integral field unit. I had to lay out lots of fibres so that we could take a three dimensional picture of the sky. I built one of those units and it worked. I then went to the University of Arizona for about ten years and I worked with astronomer Roger Angel, who is famous for coming up with many inventions, one of which was “spin casting” mirrors. He built a giant rotating oven underneath the American football stand of the University of Arizona. As you rotate the oven and melt the glass inside, the glass slumps into a parabola.  It saved you many years of grinding away glass from a flat blank. I became more and more interested in coronagraphs, which are basically angular filters: they block out the light from a star in one direction but allow the light from a planet which is in a slightly different place in the sky to come through to your science camera. 

I worked on instrumentation and these coronagraphs and this led to my interest in the direct imaging of exoplanets. I spent many happy years at the University of Arizona and then I was fortunate enough to be offered a staff position here at Leiden Observatory in the Netherlands. I have been here for just over ten years and I am an associate professor with a small group of excellent students. I am interested in basically seeing if we can take pictures of exoplanets, planets around stars nearby in our galaxy. In the past few years I became more interested with transits. 

We observed a very unusual light curve towards the star called J1407. After my collaborator showed it to me, I said: it looks like rings around a planet, but it must be hundreds of times bigger than the rings around Saturn. We think we are seeing rings in a thing called the Hill sphere, the region of gravitational influence of a planet as it orbits a star, and these can be very big indeed. We think people have probably seen these in old data, but they didn’t realise what they were, and so they didn’t pay any attention to them. At the moment a lot of my research is focussed on trying to see more and more of these very interesting systems. Because I think it is a way of seeing how planets and moons around planets are forming. We think we are catching them in the act of formation. Very recently we’ve had a new system called J0600 which was discovered on the 15th of December last year. Together with a large group of very experienced amateur observers we have been collecting data on it. It may be another ring system, so this would make it the second ring system we have discovered.

 

I remember 1995 when Michel Mayor and Didier Queloz did their big discovery. Until then exoplanets was a good idea, but since then it is a scientific fact they exist. 

That’s right, but remember there was also in 1992 the discovery of planets around pulsars. I find that is incredible because it was an amazing discovery, it really was there, and there was nothing you could really do to follow it up. The pulsar system was too far away  to do any other observations, and so it was strange that the radial velocity of planets subsequently became a huge research field, because there are far more nearby, normal  stars to go and look at than there are pulsars in the galaxy. Fascinating stuff, indeed, that was during my first year at graduate school that Mayor and Queloz came out. 

 

When we travelled to the house of Isaac Newton, we also visited the Mullard Radio Observatory in Cambridge and we saw the poles Jocelyn Bell used to discover pulsars. 

Amazing to see she did all that work. It was so impressive as a graduate student to basically do this absolutely pioneering work, that must have been wonderful. I understand it was quite challenging to do. A lot of hard work and effort, but it clearly paid off. 

 

As a fan of the band Joy Division, I regularly wear a t-shirt with on it the signals of pulsar CP1919.

Yeah, from the album “Unknown Pleasures”, a fantastic album, I remember I read an article online and someone had done all the research to find the original image and interviewed all the people concerned. And so many people have seen that image and taken it to heart, it demonstrates to me that scientific data can be incredibly beautiful. Visually it is wonderful, it makes a direct connection with your brain and you don’t have to understand the physics of pulsars to realise what a wonderful image it was. It gets even better, because when you look at the image and you do know what you’re looking at, you’re seeing the interstellar scintillation smearing out the signal and it shows the rapidly evolving pattern. That’s just as wonderful, you can enjoy it at many levels. A really good image, I am always impressed by scientists and people who can make scientifically accurate images and yet aesthetically beautiful as well. I take pride in trying to do that too myself and I have limited success but I always keep on trying. 

 

The institute collaborating with Didier Queloz wasn’t yet installed in Cambridge when you were there?

He came along many years later. It was in 1995 to 1999 that I was in Cambridge and there was Martin Rees. There was a long thin building called the Hoyle building, named after Fred Hoyle, a very long straight building with one continuous corridor and many peoples offices off to either side. In fact that was where I laid out all the optic fibres, I had to run multiple fibres all thirty metres in length, and the only place I could have a straight corridor of thirty metres was in the middle of the Institute. I bribed a fellow graduate student with pizza and we went in there at one o'clock in the morning and he helped me lay out all these fibres. I spent the whole evening walking five kilometres up and down and eating pizza for each turn of the wheel. The Institute is a wonderful place - the coffee and tea mornings are very important because you can have informal conversations with the professors, and for me that was a very important point. You should be able to let your hair down and chat about ideas, even if they seem crazy to you, because you shouldn’t be judged on the craziness of the idea but on its scientific merit. Thinking out of the box - you know, back to the radial velocity planets - we could have spotted these several years earlier, the semi amplitude is large enough that earlier spectrographs would have spotted them but we simply didn’t think you could have large planets in very small orbits around stars. We only had one planetary system to compare with, so we assume the big fat planets are far out at five AU, not 0,1 AU. So sometimes you need a new way of thinking, to be open minded but not so open minded that your brain falls out! And that needs some practice. I am still practising.

 

Did you meet Stephen Hawking in Cambridge?

Oddly enough, when I lived in Cambridge his favourite Indian curry restaurant was opposite my front door. So one evening I walked over, because I like a good curry as much as anyone else, and sure enough one evening I turned around to see Stephen Hawking coming along on his wheelchair. I stepped to one side, but didn’t step aside fast enough, and he ran over my foot. So I have had my foot run over by Stephen Hawking.  I saw him occasionally around town too, since his institute, the DAMTP, was on the side of town that I had to cycle across.

 

Do you work with the TESS-satellite?

I am not on the TESS team, but what has happened is that the  Kepler satellite was one of the first satellites where they released their data immediately. This has been a change from twenty years ago where the people that built the satellite held on to the data for many years before releasing it. Now we are in the era where as soon as the data is taken, it is put on the internet and people can download it and start looking for interesting objects. That is quite revolutionary, it’s changed how several areas of astronomy are carried out. The gate is open and all these data come out of the sky and people then just can play with these data and find many weird and wonderful things. I should be thankful, I am very grateful for SuperWASP, which was one of the earlier transit exoplanet surveys, they put a lot of their data online and that is how we found J1407 with the ring system. It was hidden in the data for many years before we noticed it and picked it up as a curious and new kind of astronomical object. It has really changed the way things are going. 

The other revolution which isn’t talked about that much is GAIA. It is hard to describe how much of a difference it has made giving a map of one percent of the Galaxy surrounding the Earth. The exquisite precision of its astrometry allows us to determine how stars are formed in groups, their dynamics, and for me it is wonderful because something which would take people many years of their lives to measure, I can write a simple query on a web interface and I get the answer five minutes later. The new things they are pulling out of the data is because they are not waiting until the end of the five year mission, they are releasing a big intermediate data set every two or three years.  They could easily hold on to it for themselves and cherry-pick all the most beautiful observations, but because of this new way of thinking, they are putting all the data online as fast as possible for the community to use. This works much better, because everybody starts digging into the data and finding wonderful and weird things. For me, getting back to exoplanets, the astrometric method of exoplanet detection is basically blind to the inclination angle of the planet. It doesn’t matter what the orientation of the orbit is. If the orbit is face on, the radial velocity and transit methods do not detect it, but astrometry does. Gaia will drop on us a huge catalogue of every single star near the Sun which has gas giant planets in orbit around it in five year orbits. Which is astonishing, it will just simply give us this catalogue, that will be a click of a switch, and tens of thousands more planets that we know about. New systems that we can start to study, especially of course the nearby ones. Because then there is a chance to take a picture of it, the planet will be bright enough for the largest telescopes on earth and some in space to actually see these planets sitting away from their parent star. It is very exciting.        

 

Now we are waiting for the E-ELT and the JWST.

I’ve been working on one of the first light instruments for the E-ELT, called METIS. This is being led by one of the professors at Leiden Observatory, Bernhard Brandl. He is the principal investigator for it and I am helping with designing and building some of  the coronagraphs, the optical lenses that we use to take pictures of planets. That is requiring a lot of engineering and a lot of thinking about how we put these optics into the telescope. That has been an interesting project to do for the past few years and of course you know we are now about six or seven years away hopefully from seeing first lights on the E-ELT, that is going to be tremendously exciting, it will give us a much more sensitive look at the universe for us to consider. Lots of exciting things going on…

 

You have already been in Chile?

Yes, I have gone several times during the ten years I have been here, that is an incredible journey to take, to travel through the Atacama desert up to the Very Large Telescope, it feels like you are driving on the Moon there. There is no vegetation up there at all, you are driving through these multi coloured dunes, and then you finally come over one ridge and you see the four telescopes dotted along the mountaintop. This incredible oasis of science and technology is sitting right there. And of course for me, I’m used to seeing  the Northern hemisphere and seeing the Southern hemisphere for the first time with the Magellanic clouds has been truly spectacular. It is a wonderful place to visit and to work there. Now my graduate students go and enjoy it instead. 

 

ALMA is not one of the projects you use for your scientific projects?

For most of my science: no, I don’t use ALMA. But because of this J1407 ring system, I wrote a proposal and I got time for using ALMA, which was highly unusual. People are surprised when they find out I have used ALMA. They say: Oh but you are not a submillimetre person. Well, for this one particular project it was, and I was able to convince the ALMA-people to give me some time, and they very graciously did. I wrote a paper about it, so yes I published work on ALMA. I don’t think I can make a habit of it, I prefer working at shorter wavelengths.

 

Can you tell something about the Beta Pictoris b ring?

Yes, of course. We have been desperately looking for another eclipse of J1407 because, when it first happened, nobody was looking for this kind of thing. There was no information taken about it, just one colour, just one wavelength was taken. So we don’t know if it is dust or gas that was blocking the starlight. There is a bright star in the southern hemisphere called Beta Pictoris, it is very famous because it is a very nearby young star with a large debris disk around it. It turns out that this debris disk is the result of collisions of asteroids in the system, and the disk is edge on to our line of sight. Distortions in the disk shape when pictures were taken with the HST implied the existence of a giant planet stirring up the dust.

Professor Anne-Marie Lagrange and her group in 2009 looked at images taken with the VLT and saw this planet, which is in an almost exactly edge on orbit towards us. Back in 1981 Beta Pictoris was used as a reference star, a calibration star. But people noted that , for a few weeks in 1981, the star fluctuated in brightness by about five percent. And so people thought that could be a cloud of gas or dust passing in front of the star. Some astronomers got excited, they thought it was the presence of a planet. Now we know of Beta Pictoris b, the exoplanet, this became very exciting since they thought the planet would transit the star, but when they measured the position of the planet as it moves towards inferior conjunction, it turns out that the planet does not transit the star. So whatever caused the 1981 fluctuation is not the planet I was very happy, because I thought: aha, this could well be a ring system, there could be a giant ring system around Beta Pictoris b. And the Hill sphere, the gravitational regional influence, passes in front of the star. However, it takes 200 days for this Hill sphere to move in front of the star. And nobody with a big telescope would ever give me that amount of time. 

So I went off and decided to build a small robotic telescope called the Beta Pic b ring project, so I called it BRING. It is about the size of a washing machine, it has two camera lenses at the front of it. We built this at Leiden Observatory and shipped it down to South-Africa. And we did this within exactly one year. So very quick because the transit happened in 2017. And every evening, this washing machine’s two eyes open and it takes pictures every six seconds with the two cameras. And Beta Pictoris, the star, moves through the field of view of the two lenses during the whole night. At the end of the evening, the two lenses close up and  two big computers inside the bottom of the washing machine process the data in about four hours and then we get an e-mail up in Leiden with all the registered data sent to us. That is wonderful, and I had a very good team at Leiden who build it and we had a graduate student, called Samuel Mellon, at the university of Rochester, with my collaborator Eric Mamajek, he built the second machine which went to Australia, we had one in South Africa, and we collaborated with a Leiden group to get more data from a collaboration called MASCARA, which was in Chile, so we had complete longitudinal coverage to watch Beta Pictoris for the whole of the Hill sphere transit. I have been looking at the data and putting the scientific paper together on it. We don’t see a 1981 transit feature and we don’t see any rings, which is a bit of a shame, it would have been nice to see, but what this instead tells us is that either there is a ring system and it is almost close to edge on, and so we don’t see a transit, or that the rings have disappeared and have formed moons. 

When you look at the gas giant planets in our own Solar system, all of them have multiple moons. It is therefore reasonable to think that other giant planets in the Galaxy will have lots of moons around them as well. My best guess is Beta Pictoris is a bit too old, I think it had a ring system but the rings turned into moons. And the moons are much, much smaller in size than the rings themselves, so they block less light and we don’t detect them. It’s a shame, but it was tremendous fun to build this instrument, it was a time sensitive observation. And just having this the first attempt to look at the Hill sphere of an exoplanet is incredibly important, it is a very good first step on this kind of research. I have a PhD-student at the moment looking at other stars, looking for more of these ring systems. That is tremendous fun, going down to South-Africa and setting down this box, this washing machine and see it down there installed at Sutherland about six hours drive outside Cape Town, and beautiful dark skies. The first time I have been to an observatory and normally my science can be done during full Moon because I make observations in the infrared where moonlight does not matter. We happened to be in South Africa during new Moon, and for me it was the first time as a professional astronomer I stood outside and it was pitch black, I could not see anything. I kept on waiting for my eyes to adjust and they didn’t, it was just black. And then Venus rose, I could see my shadow cast against a white wall by the light of Venus, which is amazing, I have never seen that before in my life. It was an incredible experience even for a professional astronomer. And these cameras have worked very, very well, they are still working, we are still taking data, we are using the data to look for a kind of pulsating star called Delta Scuti stars and we are working with collaborators on that, and we have this giant database which we are trying to wrap up and send to the collaborators, so it has been tremendously useful. 

 

If you see how astronomy evolved the last few decades, impressive, not?

It is incredible.     

 

But as Newton said: if we can see so far…

It is because we are standing on the shoulders of giants. That is absolutely true. I am very fortunate to be able to see this, I never thought I would ever see the like of rings moving in front of a star, I thought this was complete imagination. So I am very happy to at least be a part of that. 

 

Can you tell something about your discovery of December last year?

The planet in the system TYC 8998, correct? Yes, this was with my collaborator and friend Eric Mamajek, he is the person I go to ask for where the young stars are in our Galaxy. To directly image exoplanets, the exoplanets have to be hot and glowing like a coal in a barbecue, so we can see them in the infrared. So, if the star is young, the planet is young as well. We have to know where young stars are to look at for exoplanets that we can directly image. Eric is one of the best astronomers to tell you where the young nearby stars are, and so he sent me a list of young stars to look at, which we then  used a high contrast imaging camera called Sphere on the VLT and my graduate student then looked at, we looked at 70 stars which are the same mass as the sun. We wanted to see what planetary systems look like when the Sun was much younger, and so we took seventy pictures hoping to find planets, super-Jupiters within about 20 to 10 AU of their star. We picked a few of them where you get a lot of background stars. With only one picture you get twenty dots and the trouble is you don’t know which of the dots is a planet. So what you do is: you wait one year and you take another picture of the star. It is like driving in the countryside past two birds flying together. With just one picture, you can’t tell where the birds are relative to the other birds in the distance. But by taking two pictures, the position of the birds jump together with each other as they move together. By taking a picture of a star, all the background stars will jump together in one direction, but the planets will keep moving along with the star. You need these two pictures. So we took the five best stars, we took a second picture, and one of the five stars showed a planet that was co-moving with a star. My graduate student Alex said “no, no, the dot we thought was a planet is moving too fast, it must be a background star. I said “oh, that is a shame”. He said “no, no, no, look again”. And sure enough, much , much, much further away, 240 times further away than the Earth is from the sun, there is this common proper motion object, so we are seeing this blob of light and it is relatively bright. It is a planet, it is this 13 or 14 Jupiter mass object, but it is a long way out from its parent star, about three times further out than Pluto is from Earth. So that is a puzzle, because how do you get a big fat planet that far away from its parent star? Maybe it was formed like a star, very, very strange, but very, very exciting. Alex Bohn, my graduate student, has been taking more observations, so we have a spectrum of it, and it definitely looks like a very cool exoplanetary object. What is exciting about it, is that it is cool enough that we can have clouds forming in its upper layers., and far enough away from its parent star that we don’t have the light from the parent star polluting the light from the planet. We are planning to use the Hubble Space Telescope to look at it carefully and take pictures every hour or so, because young planets tend to spin very fast. Jupiter takes nine hours to rotate around. We think if we take a sequence of pictures one after the other every thirty minutes for the whole night, then we should see the brightness of the planet go up and down as clouds rotate in and out of view, and that tells us something about what the planet is made of. It is incredibly exciting stuff.

 

Is astrobiology also one of your concerns?

We have been doing astrobiology for well over a decade now, so when I was at the University of Arizona, there is an astrobiology node where we chat with people from different fields: geologists, biologists. More recently, what was lacking were observations of exoplanets. Now we are getting more and more pictures of exoplanets, it is becoming more and more exciting, because we are going closer and closer to the point where we could see terrestrial sized rocky worlds orbiting around nearby stars with direct imaging. We have a Dutch group of people who are coming together and we are combining people from geology and biology together to answer questions about habitability and habitable zones around nearby stars. I have a project with a planetary scientist who can model moons in the solar system and tidally heated exomoons. If you look at Io, Io is one of the brightest objects in the solar system per square meter at thermal infrared wavelengths. It is very bright because it has been tidally squeezed by resonances in the orbits of all the Galilean satellites. It has sulphur volcanoes. So even though Jupiter has cooled off over billions of years, Io keeps on glowing in the infrared because it has been continually tidally squeezed. We are going to do a project where we will see maybe this is detectable maybe for the nearest stars and METIS we should be able to see tidally heated exomoons. This was an idea promoted six years ago by Mary Anne Peters, and she proposed this idea with Edwin Turner. It's a brilliant paper, it was an excellent idea. Now we have got the technology to actually see and carry out measurements to see if we can detect tidally heated exomoons. I am very excited about that. This is my trouble: there are so many exciting different things to do. Having some very smart students to follow up these ideas which I could never have the time to do is wonderful.   

 

For us, amateurs, it is wonderful to be able to follow all those discoveries.

I don’t like the word “amateur” as a description for unpaid enthusiasts, as in English it has a negative connotation as meaning “casual” or “unskilled”, and I know a lot of amateur astronomers who are incredibly professional in their attitude and analysis of data. But I am glad that we can share what we find with others and pass on the joy of what we find!

 

Staring at the Hubble Deep Field, for me it is like my zen moment.

Absolutely, it is wonderful to think that in every single time and direction, every patch of sky, there is that deck of galaxies…

 

So maybe after all we are not that unique as we would like to think?

No, we almost certainly are not unique, but I always think whenever I look at these pictures, and I think oh, it is so vast, the distances between the closest stars are enormous, and you can feel overwhelmed by it all, but then  I always remember hot chocolate: we have hot chocolate, that is awesome! And beer too, at least we get to enjoy that. We may be small and insignificant, but we have got fantastic things to enjoy on our blue planet.

 

Maybe that at least is unique in the entire cosmos… Thanks very much, Matthew for this interview!

 

Text: Francis Meeus, June 2020