V únoru 2017 tým evropských astronomů oznámil objev sedmi planetárního systému obíhajícího poblíž hvězdy TRAPPIST-1. Kromě skutečnosti, že všech sedm planet bylo skalních, v obytné zóně TRAPPIST-1 byl přidán bonus tří z nich obíhajících. Od té doby bylo provedeno několik studií s cílem zjistit, zda by některá z těchto planet mohla být obývatelná.
V souladu s tímto cílem se tyto studie zaměřily na to, zda tyto planety mají atmosféru, jejich složení a interiér. Jedno z nejnovějších studií provedli dva vědci z laboratoře Cool Worlds Laboratory z Columbia University, kteří určili, že jedna z planet TRAPPIST-1 (TRAPPIST-1e) má velké železné jádro - toto zjištění by mohlo mít důsledky pro obyvatelnost této planety.
Studii s názvem „TRAPPIST-1e má velké železné jádro“, která se nedávno objevila online, provedla Gabrielle Englemenn-Suissa a David Kipping, vysokoškolský student a asistent astronomie na Columbia University. Pro jejich studium Englemenn-Suissa a Kipping využili nedávných studií, které kladly omezení na masy a poloměry planet TRAPPIST-1.
Tyto a další studie těží ze skutečnosti, že TRAPPIST-1 je systém se sedmi planetami, díky čemuž je ideální pro exoplanetové studie. Jak profesor Kipping řekl časopisu Space Magazine e-mailem:
"Je to nádherná laboratoř pro exoplanetární vědu ze tří důvodů." Za prvé, systém má neuvěřitelných sedm tranzitivních planet. Hloubka tranzitů určuje velikost každé planety, abychom je mohli přesně změřit. Za druhé, planety gravitační interagují spolu navzájem, což vede ke změnám v časech tranzitů a tyto byly použity k odvození hmotností každé planety, opět k impozantní přesnosti. Zatřetí, hvězda je velmi malá, že je pozdě M-trpaslík, asi osmina velikosti Slunce, což znamená, že tranzity se objevují 8 ^ 2 = 64krát hlouběji, než by byly, kdyby byla hvězda velikosti Slunce. Takže tady máme spoustu věcí, které pracují v náš prospěch. “
Společně Englemann-Suissa a Kipping použili měření hmotnosti a poloměru planet TRAPPIST-1 k odvození minimální a maximální frakce jádra poloměru (CRF) každé planety. Vycházelo ze studie, kterou předtím provedli (spolu s Jingjingem Chenem, doktorandem na Columbia University a členem laboratoře Cool Worlds Lab), ve kterém vyvinuli svou metodu pro stanovení CRF planety. Jak Kipping popsal tuto metodu:
"Pokud znáte hmotnost a poloměr velmi přesně, jako u systému TRAPPIST-1, můžete je porovnat s předpovězenými z teoretických modelů vnitřní struktury." Problém je v tom, že tyto modely obecně sestávají z možných čtyř vrstev, železného jádra, křemičitanového pláště, vodní vrstvy a lehké těkavé obálky (Země má pouze první dvě, její atmosféra přispívá zanedbatelně k hmotnosti a poloměru). Čtyři neznámé a dvě měřené veličiny jsou tedy v zásadě neomezeným nevyřešitelným problémem. “
Jejich studie také zohlednila předchozí práci jiných vědců, kteří se pokusili omezit chemické složení systému TRAPPIST-1. V těchto studiích autoři předpokládali, že chemické složení planet bylo spojeno s chemickým složením hvězdy, které lze měřit. Englemann-Suissa a Kipping však zvolili „agnostičtější“ přístup a jednoduše zvážili okrajové podmínky problému.
"V podstatě říkáme, že vzhledem k hmotnosti a poloměru neexistují žádné modely s jádry menšími než X, které by mohly vysvětlit pozorovanou hmotnost a poloměr," řekl. „Jádro může být větší než X, ale musí být alespoň X, protože žádné teoretické modely by to nemohly vysvětlit jinak. Zde by tedy X odpovídalo tomu, co bychom mohli nazvat zlomkem minimálního poloměru jádra. Potom hrajeme stejnou hru na maximální limit. “
Zjistili, že minimální velikost jádra šesti planet TRAPPIST-1 je v podstatě nulová. To znamená, že jejich složení by bylo možné vysvětlit, aniž by muselo mít železné jádro - například čistým silikátovým pláštěm může být vše, co tam je. V případě TRAPPIST-1e však zjistili, že jeho jádro musí tvořit alespoň 50% planety poloměrem a maximálně 78%.
Porovnejte to se Zemí, kde pevné vnitřní jádro železa a niklu a tekuté vnější jádro roztavené slitiny železa a niklu tvoří 55% poloměru planety. Mezi horní a dolní mezí CRF TRAPPIST-1e dospěli k závěru, že musí mít husté jádro, které je pravděpodobně srovnatelné se Zemí. Toto zjištění by mohlo znamenat, že ze všech planet TRAPPIST-1 je e „nejvíce podobné Zemi“ a pravděpodobně bude mít ochrannou magnetosféru.
Jak naznačil Kipping, mohlo by to mít obrovské důsledky, pokud jde o hon na obyvatelné exoplanety, a mohlo by to tlačit TRAPPIST-1e na začátek seznamu:
"To mě obzvláště vzrušuje zejména u TRAPPIST-1e." Tato planeta je o dost menší než Země, sedí přímo v obyvatelné zóně a nyní víme, že má velké železné jádro jako Země. Víme také, že díky jiným měřením nemá lehkou těkavou obálku. Dále se zdá, že TRAPPIST-1 je tišší hvězdou než Proxima, takže jsem mnohem optimističtější vůči TRAPPIST-1e jako potenciální biosféře než Proxima b právě teď. “
To je určitě dobrá zpráva ve světle nedávných studií, které naznačují, že Proxima b nebude pravděpodobně obyvatelná. Mezi její hvězdou emitující silné světlice, které lze pouhým okem vidět na pravděpodobnost, že atmosféra a tekutá voda na svém povrchu dlouho nepřežijí, se nejbližší exoplaneta naší sluneční soustavy v současnosti nepovažuje za dobrého kandidáta na nalezení obyvatelného světa. nebo mimozemský život.
V posledních letech se Kipping a jeho kolegové také věnovali studii možných exoplanet v okolí Proxima Centauri a Laboratoře chladných světů. Kipping a jeho kolegové pomocí satelitu Mikrovariability and Oscillation of Stars (MOST) Kanadské kosmické agentury sledovali Proxima Centauri v květnu 2014 a znovu v květnu 2015, aby hledali známky tranzitivních planet.
Zatímco objev Proxima b byl nakonec proveden astronomy v ESO pomocí metody radiální rychlosti, tato kampaň byla významná v upozorňování na pravděpodobnost nalezení pozemských, potenciálně obyvatelných planet kolem blízkých hvězd typu M (červené trpasličí). V budoucnu Kipping a jeho tým také doufají, že provedou studie přípravku Proxima b, aby zjistili, zda má atmosféru a určili, co by jeho CRF mohlo být.
Znovu se zdá, že jedna z mnoha skalnatých planet obíhajících kolem červené trpasličí hvězdy (a která je blíže k Zemi) by mohla být jen hlavním kandidátem pro studium návyků! Budoucí průzkumy, které budou těžit ze zavedení dalekohledů příští generace (jako je James Webb Space Telescope) nepochybně odhalí více o tomto systému a všech potenciálně obyvatelných světech, které má.
