Umělecké pojetí světů TRAPPIST-1 založené na dostupných údajích o vlastnostech planet.
(Obrázek: © NASA / JPL-Caltech)
Největší ze světů v sedmi planetárním systému TRAPPIST-1 se může pochlubit atmosférou, která se vyvinula v čase, spíše než atmosférou, která se s ní vytvořila.
Z pozorování Hubbleova kosmického dalekohledu NASA vyplývá, že atmosféra planety se liší od vznikajícího prostředí, což znamená, že je to pravděpodobně skalní svět podobný ostatním v systému.
„Tato atmosféra není taková, s jakou se narodila,“ řekla agentura Space.com Hannah Wakeford, výzkumná pracovnice Space Telescope Science Institute v Baltimoru v Marylandu. Natální atmosféra by byla bohatá na vodík, což vědci nevidí. Místo toho, „to bylo změněno různými procesy,“ řekl Wakeford. Atmosférická a geologická aktivita mohla hrát významnou roli ve změnách. [Exoplanet Tour: Seznamte se s 7 planetami Země velikosti TRAPPIST-1]
Wakeford a její kolegové použili Hubble ke studiu TRAPPIST-1 g, šesté planety od hvězdy. Dříve zkoumali atmosféru prvních pěti planet, identifikovaných písmeny b až f, a zjistili, že na všech pěti planetách chybí masivní vodíkové atmosféry, které naznačují plynové giganty, což je zvyšuje pravděpodobnost, že budou skalnaté. Jejich předchozí studie nebyla dostatečně přesná, aby určila, zda TRAPPIST-1 g nesl svou původní atmosféru.
„G byl v tom posledním otazníkem,“ řekl Wakeford. „Stejně jako její bratři a sestry, neobsahuje svou prvotní atmosféru. Má rozvinutou atmosféru.“
Výsledky představila v lednu na zimním zasedání Americké astronomické společnosti v Seattlu.
"Sůl a pepř"
V roce 2016 astronomové na chilském Transiting Planets and Planetesimals Small Telescope (TRAPPIST) oznámili objev tří planet kolem tmavé hvězdy TRAPPIST-1. Během roku byly objeveny další čtyři světy, čímž se celkový počet zvýšil na sedm. Všechny planety leží v obyvatelné zóně jejich hvězdy, v oblasti, kde by kapalná voda měla být schopna vydržet na povrchu planety. TRAPPIST-1, jen 40 světelných let od Země, obsahuje nejvíce planet, o kterých je známo, že leží v obytné zóně jediné hvězdy.
TRAPPIST-1 g je největší na světě, odhady jej uvádějí přibližně na 1,1násobku hmotnosti Země.
Pokud jsou planety plynnými giganty, zachovali by si původní atmosféru bohatou na vodík. Na rozdíl od toho mají skalní světy sílu změnit svou atmosféru. Pohyb uhlíku může hrát klíčovou roli ve vyvíjející se atmosféře. Tavící plášť magmatu zachycuje uhlík pod povrchem. Jak se magma pohybuje směrem k povrchu, snížený tlak umožňuje, aby uhlík unikal ve formě plynu. Na Zemi se uvězněný uhličitan uvolňuje jako oxid uhličitý, skleníkový plyn, který umožňuje naší planetě růst teplejším zachycením tepla ze slunce. Minulý výzkum ukazuje, že světy jako Mars a Měsíc mohou také zachytávat materiál bohatý na uhlík, jakož i další prvky, a uvolňovat je do atmosféry v plynné formě.
Také známý jako červení trpaslíci, M trpaslíci jako TRAPPIST-1 tvoří nejvyšší populaci hvězd v galaxii. Některé studie naznačují, že tři ze čtyř hvězd mohou být trpaslíci M. Hvězdy s dlouhou životností jsou chladnější a slabší než hvězdy podobné slunci, ale jsou také neuvěřitelně aktivní a ničí své planety radiací přenášenou silnými erupcemi a erupcemi. [Jak rozlišit typy hvězd (Infographic)]
Jejich nízké teploty mohou také způsobit problémy při hledání života. Trpaslíci s nízkou hmotností se mohou ve svých atmosférách chlubit mraky a dokonce i vodní páry, podobně jako největší planety. Tyto molekuly mohou vytvářet falešné signály pro astronomy, kteří se pokoušejí studovat atmosféru světů obíhajících kolem nich.
Jak planeta prochází mezi její hvězdou a Zemí, mohou astronomové studovat proudění světla skrz svou oblohu, aby odemkli některá tajemství planetární atmosféry. Protože nese molekuly vody, mohou trpaslíci tento proces učinit náročnějším; může být obtížné určit, zda signály naznačující přítomnost vody pocházejí z planety nebo hvězdy.
„Protože hvězda má v sobě tyto funkce, znamená to, že děláte měření, nemůžete si být stoprocentně jistí, že to není hvězda, kterou měříte,“ řekl Wakeford. "Musíte být schopni vyloučit přítomnost a účinek, který má hvězda na tyto planety."
Aby pomohla třídit nepořádek, Wakeford a její kolegové vyvinuli metodu odstranění hvězdné kontaminace. Nejprve provedli hloubkovou studii TRAPPIST-1 a zkoumali, jak se teplota hvězdy mění na různých místech.
"Hvězda sama o sobě je směsí tří různých typů teplot," řekl Wakeford. Hvězda je obecně poměrně chladná, přičemž třetina z nich je pokryta v mírně teplejších bodech 2726 stupňů Celsia (4 940 stupňů Fahrenheita). Méně než 3 procenta hvězdy jsou pokryty extrémně horkými skvrnami při teplotě 5 526 ° C.
Je to proto, že TRAPPIST-1 je pokryt hvězdnými skvrnami, které Wakeford řekl, že jsou menší a slabší než ty, které se nacházejí na našem slunci.
"Distribuce [skvrny] je jako sůl a pepř - je to jen na celém místě a rovnoměrně rozloženo," řekl Wakeford.
Studiem hvězdy jako individuální planety v jejím systému prošlo mezi ní a Zemí, astronomové dokázali prozkoumat, jak se teplota hvězdy změnila.
„Vlastně můžeme planetu použít jako sondu teplotních vlastností hvězdy,“ řekl Wakeford.
S touto informací v ruce astronomové zkoumali atmosféru samotné planety a věřili, že dokážou vysvětlit molekulární signály přicházející z hvězdy. Byli schopni vyloučit velkou nafouklou vodíkovou atmosféru kolem g, která by naznačovala, že se jedná o plynný gigant spíše než o skalnatý svět, jehož vzduch byl změněn geologickými a atmosférickými procesy.
„To skutečně vede ke skutečné pozemské povaze této planety,“ řekl Wakeford.
Tým také použil jejich měření k výpočtu poloměru planety na 1,124násobku poloměru Země, což mu dalo hustotu těsně pod naší planetou. To pasuje pevně na TRAPPIST-1 g: Je to skalní svět.
Když je šest planet z cesty, astronomové doufají, že obrátí svou pozornost na sedmý a poslední předmět, TRAPPIST-1 h. Plánují studovat planetu v létě roku 2019.
"Bude to opravdu vzrušující znovu použít tuto metodu, nejen proto, abychom zjistili, z čeho je planeta vyrobena, ale také uvidíme, jak se hvězda mění a ovlivňuje tuto planetu," řekl Wakeford.
Proces, který vyvinuli k oddělení kontaminace vodními parami od TRAPPIST-1, mohl být také použit pro pozorování jiných M trpaslíků.
Výzkum byl zveřejněn na konci roku 2018 v Astronomickém věstníku.
