V únoru 2017 vědci NASA oznámili existenci sedmi pozemských (tj. Skalních) planet v rámci hvězdného systému TRAPPIST-1. Od té doby byl systém ústředním bodem intenzivního výzkumu, aby bylo možné zjistit, zda by některá z těchto planet mohla být obyvatelná. Ve stejné době astronomové přemýšleli, zda jsou všechny planety systému skutečně započítány.
Například, mohl by tento systém mít plynové obry číhající ve svém vnějším dosahu, jako mnoho jiných systémů se skalnatými planetami (například naše)? To byla otázka, kterou se tým vědců, vedený vědci z Carnegie Institute of Science, pokusil oslovit v nedávné studii. Podle jejich nálezů může TRAPPIST-1 obíhat kolem plynových obrů v mnohem větší vzdálenosti než jeho sedm skalnatých planet.
Studie s názvem „Astrometrická omezení mas dlouhodobých plynných obřích planet v planetárním systému TRAPPIST-1“ se nedávno objevila v The Astronomical Journal. Jak naznačují ve své studii, tým se spoléhal na následná pozorování TRAPPIST-1 po dobu pěti let (od roku 2011 do roku 2016) pomocí dalekohledu du Pont na observatoři Las Campanas v Chile.
Pomocí těchto pozorování se snažili zjistit, zda TRAPPIST-1 mohl mít dříve nedetekované plynové giganty obíhající uvnitř vnějšího dosahu systému. Jak Dr. Alan Boss - astrofyzik a planetární vědec na oddělení zemského magnetismu Carnegieho ústavu a hlavní autor na papíře - vysvětlil v tiskovém prohlášení Carnegie:
„Řada dalších hvězdných systémů, které zahrnují planety Země a super-Země, je také domovem alespoň jednoho plynného obra. Důležitou otázkou tedy je, zda těchto sedm planet má plynných obřích sourozenců s delšími oběžnými dráhami. “
Po celá léta Boss provádí průzkum exoplanetového lovu se spoluautory studie - Alycia J. Weinberger, Ian B. Thompson, et al. - známý jako Carnegie Astrometric Planet Search. Tento průzkum se opírá o Carnegie Astrometric Planet Search Camera (CAPSCam), nástroj na dalekohledu du Pont, který hledá astrometrickou metodu extrasolarní planety.
Tato nepřímá metoda lovu exoplanet určuje přítomnost planet kolem hvězdy měřením kolísání této hostitelské hvězdy kolem středu hmoty systému (aka. Jeho barycenter). S využitím CAPSCam se Boss a jeho kolegové spoléhali na několikaletá pozorování TRAPPIST-1, aby určili horní limity hmotnosti pro případné obří plynové obra obíhající v systému.
Z toho dospěli k závěru, že planety až 4,6 Jupiter Masses mohou hvězdu obíhat po dobu jednoho roku. Kromě toho zjistili, že planety až 1,6 Jupiter Masses mohly hvězdu obíhat kolem 5 let. Jinými slovy je možné, že TRAPPIST-1 má nějaké dlouhodobé plynové giganty obíhající kolem svých vnějších dosahů, podobně jako dlouhodobé plynové giganty existují za oběžnou dráhou Marsu ve Sluneční soustavě.
Pokud je to pravda, existence těchto obřích planet by mohla vyřešit probíhající debatu o vytváření plynových obrů sluneční soustavy. Podle nejrozšířenější teorie o tvorbě Sluneční soustavy (tj. Mlhová hypotéza) se Slunce a planety narodily z mlhoviny plynu a prachu. Poté, co tento mrak zažil gravitační kolaps ve středu, utvořil Slunce, zbývající prach a plyn se vyrovnal na disk, který ho obklopoval.
Země a další pozemské planety (Merkur, Venuše a Mars) se všechny formovaly blíže ke Slunci z nárůstu křemičitanových minerálů a kovů. Pokud jde o plynové giganty, existuje několik konkurenčních teorií o tom, jak se vytvořily. V jednom scénáři, známém jako teorie jaderné akumulace, se plynové giganty také začaly hromadit z pevných materiálů (vytvářejících pevné jádro), které se staly dostatečně velkými, aby přilákaly obal okolního plynu.
Konkurenční vysvětlení - známé jako teorie nestability disků - tvrdí, že se vytvořilo, když disk plynu a prachu převzal spirálovou ramenní formaci (podobnou galaxii). Tyto zbraně pak začaly růst v hmotnosti a hustotě a tvořily shluky, které se rychle shlukovaly za vzniku plynných obrů. Na základě výpočtových modelů Boss a jeho kolegové uvažovali o obou teoriích, aby zjistili, zda se kolem nízkohmotné hvězdy jako TRAPPIST-1 mohou tvořit obři plynu.
Zatímco jádro narůstání nebylo pravděpodobné, teorie diskové nestability naznačila, že kolem TRAPPIST-1 a dalších nízkohmotných červených trpaslíků se mohly tvořit obři plynu. Tato studie jako taková poskytuje teoretický rámec pro existenci plynových obrů v systémech červených trpaslíků, o nichž je již známo, že mají skalnaté planety. To je určitě povzbudivá zpráva pro lovce exoplanet vzhledem k tomu, že bylo nalezeno, že na skalnatých planetách obíhají pozdní červení trpaslíci.
Kromě TRAPPIST-1 sem patří nejbližší exoplanet ke Sluneční soustavě (Proxima b), stejně jako LHS 1140b, Gliese 581g, Gliese 625b a Gliese 682c. Ale jak Boss také poznamenal, tento výzkum je stále ještě v plenkách a než se dá něco přesvědčivě říci, musí proběhnout mnohem více výzkumu a diskuse. Naštěstí studie, jako je tato, pomáhají otevírat dveře těmto studiím a diskusím.
"Plynné obří planety nalezené na dlouhých oběžných drahách kolem TRAPPIST-1 by mohly zpochybnit základní teorii narůstání, ale ne nutně teorii nestability disků," řekl Boss. "Mezi dlouhými oběžnými drahami, které jsme zde studovali, a velmi krátkými oběžnými dráhami sedmi známých planet TRAPPIST-1, existuje mnoho prostoru pro další zkoumání."
Boss a jeho tým také tvrdí, že pokračující pozorování s CAPSCam a další zdokonalení v jeho potrubí pro analýzu dat buď odhalí jakékoli dlouhodobé planety, nebo ještě více omezí jejich horní hmotnostní limity. Rozmístění infračervených dalekohledů nové generace, jako je kosmický dalekohled James Webb, samozřejmě pomůže při lovu plynových obrů kolem červených trpaslíků.
