Vo februári 2017 tím európskych astronómov oznámil objav systému siedmich planét obiehajúcich okolo hviezdy TRAPPIST-1. Okrem skutočnosti, že všetkých sedem planét bolo skalných, v obývateľnej zóne TRAPPIST-1 sa pridal bonus troch z nich. Odvtedy sa uskutočňovalo viac štúdií s cieľom určiť, či by niektorá z týchto planét mohla byť obývateľná.
V súlade s týmto cieľom sa tieto štúdie zamerali na to, či majú tieto planéty atmosféru, ich zloženie a interiér. Jedno z najnovších štúdií vykonali dvaja vedci z laboratória Cool Worlds Laboratory v Columbii, ktorí zistili, že jedna z planét TRAPPIST-1 (TRAPPIST-1e) má veľké železné jadro - toto zistenie by mohlo mať dôsledky pre obývateľnosť tejto planéty.
Štúdiu s názvom „TRAPPIST-1e má veľké železné jadro“, ktorá sa nedávno objavila online, uskutočnili Gabrielle Englemenn-Suissa a David Kipping, vysokoškolský študent a asistent astronómie na Kolumbijskej univerzite. Kvôli štúdiu Englemenn-Suissa a Kipping využili nedávne štúdie, ktoré obmedzili masy a polomery planét TRAPPIST-1.
Tieto a ďalšie štúdie ťažili zo skutočnosti, že TRAPPIST-1 je systém siedmich planét, čo ho robí ideálnym pre exoplanetové štúdie. Ako povedal profesor Kipping časopisu Space Magazine e-mailom:
„Je to nádherné laboratórium pre exoplanetárnu vedu z troch dôvodov. Po prvé, systém má neuveriteľných sedem tranzitívnych planét. Hĺbka priechodov určuje veľkosť každej planéty, aby sme ich mohli presne zmerať. Po druhé, planéty vzájomne pôsobia gravitačne, čo vedie k zmenám v časoch tranzitov a tieto sa použili na odvodenie hmotností každej planéty, opäť na pôsobivú presnosť. Po tretie, hviezda je veľmi malá, pretože je neskoro M-trpaslík, asi ôsma veľkosť Slnka, čo znamená, že tranzity sa objavujú 8 ^ 2 = 64-krát hlbšie ako by boli, keby hviezda mala veľkosť Slnka. Máme tu teda veľa vecí, ktoré pracujú v náš prospech. “
Spoločne Englemann-Suissa a Kipping použili merania hmotností a polomerov planét TRAPPIST-1 na odvodenie minimálnej a maximálnej frakcie jadra polomeru (CRF) každej planéty. Vychádzalo to zo štúdie, ktorú predtým vykonali (spolu s Jingjingom Chenom, kandidátom PhD na Kolumbijskej univerzite a členom laboratória Cool Worlds), v ktorom vyvinuli svoju metódu na určenie CRF planéty. Ako opísal Kipping, metóda:
„Ak presne viete hmotnosť a polomer, podobne ako v systéme TRAPPIST-1, môžete ich porovnať s údajmi predpokladanými z teoretických modelov vnútornej štruktúry. Problém je v tom, že tieto modely vo všeobecnosti zahŕňajú možné štyri vrstvy, železné jadro, silikátový plášť, vodnú vrstvu a ľahkú prchavú obálku (Zem má iba prvé dve, jej atmosféra prispieva k hmotnosti a polomeru zanedbateľne). Takže štyri neznáme a dve merané množstvá sú v zásade neobmedzeným nevyriešiteľným problémom. “
V ich štúdii sa zohľadnili aj predchádzajúce práce ostatných vedcov, ktorí sa pokúsili obmedziť chemické zloženie systému TRAPPIST-1. V týchto štúdiách autori predpokladali, že chemické zloženie planét bolo spojené s chemickým zložením hviezdy, ktoré je možné merať. Englemann-Suissa a Kipping však zaujali „agnostickejší“ prístup a jednoducho zvážili okrajové podmienky problému.
"V podstate hovoríme, že vzhľadom na hmotnosť a polomer neexistujú žiadne modely s jadrom menším ako X, ktoré by mohli vysvetliť pozorovanú hmotnosť a polomer," uviedol. „Jadro môže byť väčšie ako X, ale musí byť aspoň X, pretože žiadne teoretické modely ho nemôžu vysvetliť inak. Preto by tu X zodpovedalo tomu, čo by sme mohli nazvať zlomok minimálneho polomeru jadra. Potom hráme rovnakú hru na maximálny limit. “
Zistili, že minimálna veľkosť jadra šiestich planét TRAPPIST-1 bola v podstate nulová. To znamená, že ich zloženie by sa dalo vysvetliť bez nevyhnutnosti železného jadra - napríklad všetko, čo tam môže byť, je čistý silikátový plášť. V prípade TRAPPIST-1e však zistili, že jeho jadro musí tvoriť aspoň 50% planéty polomerom a nanajvýš 78%.
Porovnajte to so Zemou, kde pevné vnútorné jadro železa a niklu a tekuté vonkajšie jadro roztavenej zliatiny železa a niklu tvoria 55% polomeru planéty. Medzi hornou a dolnou hranicou CRF TRAPPIST-1e dospeli k záveru, že musí mať husté jadro, ktoré je pravdepodobne porovnateľné so Zemou. Toto zistenie by mohlo znamenať, že zo všetkých planét TRAPPIST-1 je e „najviac podobné Zemi“ a pravdepodobne bude mať ochrannú magnetosféru.
Ako naznačil Kipping, mohlo by to mať obrovské dôsledky, pokiaľ ide o hon na obývateľné exoplanety a mohlo by to posunúť TRAPPIST-1e na začiatok zoznamu:
„Toto ma obzvlášť vzrušuje najmä z TRAPPIST-1e. Táto planéta je o niečo menšia ako Zem, je umiestnená priamo v obývateľnej zóne a teraz vieme, že má veľké železné jadro ako Zem. Tiež vieme, že vďaka iným meraniam nemá ľahkú prchavú obálku. Ďalej sa zdá, že TRAPPIST-1 je tichšia hviezda ako Proxima, takže v porovnaní s Proxima b som v súčasnosti oveľa optimistickejšia ako potenciálna biosféra ako Proxima b. ““
Toto je určite dobrá správa na základe nedávnych štúdií, ktoré naznačujú, že Proxima b pravdepodobne nebude obývateľný. Medzi jej hviezdami emitujúcimi silné svetlice, ktoré môžu byť videné voľným okom na pravdepodobnosť, že atmosféra a tekutá voda na svojom povrchu dlho neprežijú, najbližší exoplanet našej slnečnej sústavy sa v súčasnosti nepovažuje za dobrého kandidáta na nájdenie obývateľného sveta. alebo mimozemský život.
V posledných rokoch sa Kipping a jeho kolegovia venovali štúdiu možných exoplanet v okolí Proxima Centauri a Laboratórium chladných svetov. Kipping a jeho kolegovia pomocou satelitu Mikrovariability and Oscillation of Stars (MOST) Kanadskej vesmírnej agentúry monitorovali Proxima Centauri v máji 2014 a opäť v máji 2015, aby hľadali známky tranzitných planét.
Zatiaľ čo objav Proximy b bol nakoniec urobený astronómami v ESO pomocou metódy radiálnej rýchlosti, táto kampaň bola významná pri upozorňovaní na pravdepodobnosť nájdenia pozemských, potenciálne obývateľných planét okolo blízkych hviezd typu M (červené trpaslíka). V budúcnosti Kipping a jeho tím tiež dúfajú, že vykonajú štúdie Proximy b, aby zistili, či má atmosféru a čo by mohlo byť jej CRF.
Opäť sa zdá, že jedna z mnohých skalných planét obiehajúcich okolo červenej trpasličej hviezdy (ktorá je bližšie k Zemi) by mohla byť len hlavným kandidátom na štúdie obývateľnosti! Budúce prieskumy, z ktorých bude mať úžitok zavedenie ďalekohľadov novej generácie (napr James Webb Space Telescope) nepochybne odhalí viac o tomto systéme a akýchkoľvek potenciálne obývateľných svetoch, ktoré má.
