Vo februári 2017 vedci NASA oznámili existenciu siedmich pozemských (t. J. Skalných) planét v rámci hviezdneho systému TRAPPIST-1. Odvtedy je systém ústredným bodom intenzívneho výskumu s cieľom určiť, či by niektorá z týchto planét mohla byť obývateľná. Astronómovia zároveň uvažovali, či sú všetky planéty systému skutočne započítané.
Mohol by napríklad tento systém číhať plynové giganty vo svojom vonkajšom dosahu, ako to robia mnohé iné systémy so skalnými planétami (napríklad naše)? To bola otázka, ktorú sa v nedávnej štúdii snažil osloviť tím vedcov vedený výskumníkmi z Carnegie Institute of Science. Podľa ich zistení môžu TRAPPIST-1 obísť plynové giganty na oveľa väčšiu vzdialenosť ako jeho sedem skalnatých planét.
Štúdia s názvom „Astrometrické obmedzenia masy dlhodobých planét zemného plynu v planetárnom systéme TRAPPIST-1“ sa nedávno objavila v The Astronomical Journal, Ako naznačujú vo svojej štúdii, tím sa spoliehal na následné pozorovania TRAPPIST-1 počas obdobia piatich rokov (od roku 2011 do roku 2016) pomocou ďalekohľadu du Pont na observatóriu Las Campanas v Čile.
Pomocou týchto pozorovaní sa snažili zistiť, či TRAPPIST-1 mohol predtým nedetegované plynové giganty obiehajúce okolo vonkajších dosahov systému. Ako Dr. Alan Boss - astrofyzik a planetárny vedec oddelenia pre suchozemský magnetizmus Carnegieho ústavu a hlavný autor na papieri - vysvetlil v tlačovom vyhlásení Carnegieho:
„Niekoľko ďalších hviezdnych systémov, ktoré zahŕňajú planéty Zem a super-Zem, je domovom aspoň jedného plynného gigantu. Preto je dôležitou otázkou otázka, či týchto sedem planét má obrovských súrodencov plynu s dlhšími obežnými dráhami. “
Boss roky vykonával prieskum exoplanetového lovu so spoluautormi štúdie - Alycie J. Weinberger, Ian B. Thompson a kol. - známy ako Carnegie Astrometric Planet Search. Tento prieskum sa opiera o Carnegie Astrometric Planet Search Camera (CAPSCam), nástroj na du Pont telecope, ktorý hľadá mimomolárne planéty pomocou astrometrickej metódy.
Táto nepriama metóda lovu exoplanet určuje prítomnosť planét okolo hviezdy pomocou merania kolísania tejto hostiteľskej hviezdy okolo ťažiska systému (aka. Jej barycentra). S pomocou CAPSCam sa Boss a jeho kolegovia spoliehali na niekoľkoročné pozorovania TRAPPIST-1, aby určili horné hmotnostné limity pre prípadných potenciálnych plynových gigantov obiehajúcich v systéme.
Z toho vyvodili záver, že planéty, ktoré boli až 4,6 Jupiter Masses, mohli obiehať hviezdu po dobu jedného roka. Okrem toho zistili, že planéty až do 1,6 Jupiterovej omše môžu hviezdu obiehať pomocou 5-ročných období. Inými slovami, je možné, že TRAPPIST-1 má nejaké dlhodobé plynové giganty obiehajúce okolo svojich vonkajších dosahov, takmer rovnako ako dlhodobé plynové giganty existujú mimo orbitu Marsu v slnečnej sústave.
Ak je to pravda, existencia týchto obrovských planét by mohla vyriešiť prebiehajúcu diskusiu o vytvorení plynných gigantov slnečnej sústavy. Podľa najbežnejšie prijímanej teórie o formovaní slnečnej sústavy (t. J. Hmlová hypotéza) sa Slnko a planéty zrodili z hmloviny plynu a prachu. Potom, čo tento oblak zažil gravitačné zrútenie v strede, ktoré formovalo Slnko, zostávajúci prach a plyn sa sploštili na disk, ktorý ho obklopoval.
Zem a ďalšie pozemské planéty (Merkúr, Venuša a Mars) sa všetky formovali bližšie k Slnku z narastania kremičitanových minerálov a kovov. Pokiaľ ide o plynové giganty, existuje niekoľko konkurenčných teórií o tom, ako sa vytvorili. V jednom scenári, známom ako teória jadrovej akumulácie, sa plynové giganty tiež začali hromadiť z pevných materiálov (tvoriacich pevné jadro), ktoré sa stali dostatočne veľkými, aby prilákali obal okolitého plynu.
Konkurenčné vysvetlenie - známe ako teória nestability disku - tvrdí, že vzniklo, keď disk plynu a prachu prevzal špirálovú ramennú formáciu (podobnú galaxii). Tieto zbrane potom začali narastať v hmotnosti a hustote a tvorili zhluky, ktoré sa rýchlo zhlukovali a vytvorili detské plynové giganty. Na základe výpočtových modelov Boss a jeho kolegovia uvažovali o oboch teóriách, aby zistili, či sa okolo nízkohmotnej hviezdy, ako je TRAPPIST-1, môžu tvoriť plynoví giganti.
Zatiaľ čo Core Accretion nebolo pravdepodobné, teória Diskability nestability naznačila, že okolo TRAPPIST-1 a ďalších nízkohmotných červených trpaslíkov sa môžu tvoriť plynové giganty. Táto štúdia ako taká poskytuje teoretický rámec pre existenciu plynových gigantov v systémoch červených trpaslíkov, o ktorých je známe, že už majú skalné planéty. Toto je určite povzbudivá správa pre poľovníkov exoplanet vzhľadom na to, že sa zistilo, že na skalných planétach našli neskoro skalné planéty.
Okrem TRAPPIST-1 sem patria najbližší exoplanet k slnečnej sústave (Proxima b), ako aj LHS 1140b, Gliese 581g, Gliese 625b a Gliese 682c. Ako však poznamenal aj Boss, tento výskum je stále v plienkach a ešte predtým, ako sa dá niečo presvedčivo povedať, je potrebné uskutočniť oveľa viac výskumu a diskusií. Našťastie štúdie, ako je táto, pomáhajú otvárať dvere takýmto štúdiám a diskusiám.
„Planéty s plynovými obrami, ktoré sa nachádzajú na dlhodobých obežných dráhach okolo TRAPPIST-1, by mohli spochybniť teóriu jadrovej akumulácie, ale nie nevyhnutne teóriu nestability diskov,“ povedal Boss. "Medzi dlhými obežnými dráhami, ktoré sme tu študovali, a veľmi krátkymi obežnými dráhami siedmich známych planét TRAPPIST-1 je veľa priestoru na ďalšie skúmanie."
Boss a jeho tím tiež tvrdia, že pokračujúce pozorovania s CAPSCam a ďalšie vylepšenia v potrubí analýzy údajov buď zistia akékoľvek dlhodobé planéty, alebo ešte viac obmedzia ich horné hmotnostné limity. Nasadenie infračervených ďalekohľadov novej generácie, ako je napríklad vesmírny teleskop James Webb, samozrejme pomôže pri hľadaní plynových gigantov okolo červených trpaslíkov.
