Astronomen hebben duizenden exoplaneten kunnen spotten omdat deze werelden korte tijd het licht van hun thuisster een beetje verzwakken wanneer ze in hun omloopbaan voor de schijf van hun ‘zon’ langs trekken – een verschijnsel dat het resultaat is van eenvoudige hemelse geometrie. Door deze ‘transits’ te observeren weten we inmiddels dat de Melkweg meer planeten dan sterren telt en dat het in ons sterrenstelsel wemelt van de werelden waar de omstandigheden precies juist zijn om levensvormen mogelijk te maken.

Maar nu hebben astronomen gekeken naar de andere kant van dat kosmische verhaal.

“Vanaf welke sterren zouden zij ons als aliens kunnen zien, en de aarde als een ‘exoplaneet’ die voor de schijf van de zon langs trekt en het licht van die ster even doet verzwakken?” vroeg Lisa Kaltenegger van de Cornell University zich af. In een nieuwe studie die gisteren in het tijdschrift Nature is gepubliceerd, heeft zij het antwoord op die vraag nader uitgewerkt.

De meerderheid van de tot nu toe bekende exoplaneten zijn ontdekt omdat astronomen ze met geregelde tussenpozen voor de schijf van hun thuisster langs hebben zien trekken. Hoewel deze ‘transitmethode’ dus veel resultaten heeft opgeleverd, kunnen daarmee niet de talloze werelden worden gespot die vanuit het gezichtspunt van de aarde niet voor de schijf van hun thuisster langs treken. Zo ook zullen buitenaardse waarnemers zich op de juiste plek moeten bevinden om de aarde op gezette tijden voor de zonneschijf langs te zien trekken en het licht van de zon gedurende korte tijd te zien verzwakken. Bovendien veranderen sterren (en de exoplaneten die er omheen draaien) in de loop der tijd hun positie ten opzichte van de aarde.

“Het heelal is een dynamische plek, dus het blikveld op de aarde verandert in de loop der tijd. Ik wilde weten hoeveel tijd een buitenaardse beschaving eigenlijk heeft om de aarde als exoplaneet te kunnen spotten,” zegt Kaltenegger.

Samen met Jackie Faherty, hoofdwetenschapper van het American Museum of Natural History in New York, berekende Kaltenegger dat eventuele buitenaardse beschavingen die op planeten rond 2034 naburige sterren wonen, de aarde gedurende een periode van zo’n tienduizend jaar voor de schijf van onze zon langs kunnen zien trekken, waarbij die periode zich vijfduizend jaar in het verleden en in de toekomst uitstrekt.

Het duo rekende ook uit dat naar schatting 29 potentieel levensvatbare planeten zich dicht genoeg bij de aarde bevinden om de radiogolven op te vangen die door onze beschaving zijn uitgezonden. Dit soort analyses levert een groep sterren op die we ook in onze eigen zoektocht naar intelligent buitenaards leven (SETI; ‘Search for Extra-Terrestial Intelligence’) nader onder de loep kunnen nemen.

“De nu geïdentificeerde sterren kunnen belangrijke doelwitten voor onze zoektocht naar buitenaards leven zijn, omdat er vanaf die werelden misschien gerichte interstellaire boodschappen naar ons worden verzonden,” schrijft René Heller van het Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung in Göttingen per e-mail. Als buitenaardse waarnemers van ons bestaan zouden weten, zouden ze ons misschien “een groet sturen.”

Veranderlijke constellaties

Om de sterren te identificeren die de aarde voor de zon langs kunnen zien trekken, doorzochten Kaltenegger en Faherty gegevens die door de ESA-ruimtetelescoop Gaia zijn verzameld; Gaia houdt de bewegingen van meer dan een miljard sterren bij.

Alle exoplaneten die uitzicht hebben op de aarde, draaien rond sterren die precies op één lijn liggen met het denkbeeldige schijfvlak waarin de aarde rond de zon draait. Het is alleen in dit vlak (dat de ‘ecliptica’ wordt genoemd) dat buitenaardse wezens de aarde voor de zon langs kunnen zien trekken. Als ze zich een beetje boven of onder de ecliptica zouden bevinden, zou de aanwezigheid van de aarde niet met de transitmethode gespot kunnen worden. De beide onderzoeksters identificeerden 1402 sterren die momenteel op één lijn met dat denkbeeldige schijfvlak liggen en niet meer dan zo’n driehonderd lichtjaar van de aarde verwijderd zijn. Vervolgens ‘spoelden’ ze de nachthemel in de tijd vooruit en bekeken hoe de stand van de sterren in de loop der tijd veranderde. Zo ontdekten ze de sterren die toevallig in het schijfvlak van ons zonnestelsel zullen komen te liggen en dus de aarde voor de zon langs kunnen zien trekken.

Hoewel de sterren aan de nachthemel amper lijken te bewegen, verschuift hun positie ten opzichte van elkaar voortdurend. Zo zal de ster Polaris over tweeduizend jaar niet meer onze Poolster zijn, zoals hij dat ook niet is geweest voor de waarnemers in het oude Egypte, Babylonië of China die duizenden jaren geleden het firmament bestudeerden.

Het toevoegen van de dimensie tijd is dus van “cruciaal belang voor het idee om de aarde als transitplaneet te kunnen zien, vanwege de enorme afstanden waarover we het hebben,” schrijft Heller, die een soortgelijke berekening heeft gemaakt, in een e-mail. “Men moet de aanblik van de nachthemel letterlijk als een film zien, niet als een foto.”

Het duo ontdekte dat er in de afgelopen vijfduizend jaar 313 andere sterren zijn geweest die de aarde voor de zon langs konden zien trekken. En in de komende vijfduizend jaar zullen er nog eens 319 sterren bijkomen die van hetzelfde uitzicht kunnen genieten.

“Het was interessant om uit te rekenen hoe lang dat kosmische plekje op de eerste rij zou duren,” zegt Kaltenegger. Veel sterren hebben minstens duizend jaar de tijd om de aarde te spotten. “En veel daarvan hebben zelfs tienduizend jaar de tijd,” zegt zij. “Dus dat is best lang.”

Rond zeven van die sterren draaien exoplaneten die inmiddels vanaf de aarde zijn gespot. Sommige stersystemen bevatten zelfs exoplaneten die ‘aardachtig’ zijn. Op basis van wat we weten over de aanwezigheid van aardachtige exoplaneten, schatten Kaltenegger en Faherty dat er tenminste 508 potentieel levensvatbare werelden zijn die ons met behulp van de transitmethode kunnen spotten, waarvan er 29 zich dicht genoeg bij de aarde bevinden om ook onze radiosignalen op te vangen.

In de afgelopen eeuw heeft de mensheid onbedoeld heel wat radiogolven de ruimte in gestuurd. Sommige daarvan, zoals tv-uitzendingen, zijn te zwak om over langere kosmische afstanden te worden opgepikt. Maar andere, zoals de geconcentreerde radiobundels die door radarinstallaties worden uitgezonden, zijn helder genoeg om ook over enorme afstanden te worden waargenomen.

Tegenwoordig worden de krachtigste (‘planetaire’) radiogolven gebruikt door astronomen die het zonnestelsel bestuderen. Dat doen ze door objecten als asteroïden met radiogolven af te tasten. Voordat de radiotelescoop van Arecibo in december vorig jaar instortte, was dit observatorium de krachtigste planetaire radar op de planeet. De sterke radiopulsen die door de zendinstallatie van de telescoop werden verstuurd (en voornamelijk gericht waren op objecten die in de ecliptica liggen), lieten eventuele buitenaardse werelden weten dat de aarde in hun gezichtsveld lag.

“Als je je in de zone bevindt vanwaar je de aarde voor de zon langs kunt zien trekken, in de transitzone, dan zou je zeer waarschijnlijk ook de sterke radiopulsen opvangen waarmee wij ons eigen zonnestelsel bestuderen, want alles ligt in één en hetzelfde schijfvlak,” zegt Sofia Sheikh van het SETI Research Center, een onderdeel van de University of California in Berkeley. Sheikh heeft in het kader van SETI een groep soortgelijke sterren afgespeurd op buitenaardse signalen. “Dus de sterren die ons voor de zon langs kunnen zien trekken, zullen waarschijnlijk per toeval de ‘bijwerkingen’ van onze radioastronomie oppikken.”

Met de juiste instrumenten zouden buitenaardse waarnemers in de transitzone van de aarde zelfs hebben kunnen zien hoe de mensheid langzaam de samenstelling van de aardatmosfeer heeft veranderd. Die verandering begon zo’n tweehonderd jaar geleden met de Industriële Revolutie en houdt tot op heden aan. Dat is volgens Sheikh een voorbeeld van een ‘technosignatuur’, oftewel een teken dat de natuurlijke verhoudingen tussen de gassen die een planeet omhullen, door iets kunstmatigs zijn veranderd.

Schepen in de nacht

Kaltenegger en Faherty wijzen erop dat sommige van de buitenaardse werelden die mogelijk levensvatbaar zijn, nog niet in de transitzone van de aarde liggen, hoewel wij deze werelden al wél kunnen zien. Het is alsof je door een kosmische eenrichtingsspiegel kijkt.

Tot die hemellichamen behoren ook vier van zeven aardachtige exoplaneten die in een baan om de ster TRAPPIST-1 draaien. Deze sterren kunnen de aarde pas over 1642 jaar voor de zon langs zien trekken. Twee andere exoplaneten ter grootte van de aarde, die rond de Ster van Teegarden draaien en zich op zo’n twaalf lichtjaar van onze planeet bevinden, zullen ons pas vanaf het jaar 2050 kunnen spotten. En Ross-128, een ster waaromheen een exoplaneet ter grootte van de aarde draait en die elf lichtjaar van de aarde staat, kon onze planeet gedurende 2158 jaar voor de zon langs zien trekken – tot zo’n negenhonderd jaar geleden, toen hij in de hoge middeleeuwen uit de transitzone voor de aarde verdween.

“Sommige hypothetische waarnemers die in stersystemen in de buurt van de ecliptica zouden wonen, zouden ons momenteel niet kunnen zien maar hebben de aarde misschien duizenden jaren geleden als levende planeet ontdekt of zullen ons over duizenden jaren voor de zon langs zien trekken,” schrijft Heller.

Zou iemand op een planeet in het stersysteem van Ross128 de aarde duizend jaar geleden als bewoonde planeet hebben herkend? Hebben ze de kans gemist om tekenen van een veranderende biosfeer op dat bleke blauwe puntje in het heelal te spotten? En hoe zou het leven op aarde eruitzien als de werelden rond TRAPPIST-1 eenmaal in de transitzone voor de aarde terechtkomen en de kans krijgen onze planeet te ontdekken? Welk ‘technosignaal’ zou de aarde inmiddels uitzenden?

“We moeten verder denken dan het hier en nu,” zegt Sheikh. “We beperken onze zoektocht veel te veel als we alleen maar uitkijken naar beschavingen die zich in hetzelfde stadium van evolutie of ontwikkeling bevinden als wij. Of het nu om biologische of technologische signalen gaat, we moeten kijken naar de verre toekomst en het verre verleden.”

Dit artikel werd oorspronkelijk in het Engels gepubliceerd op NationalGeographic.com