W lutym 2017 r. Zespół europejskich astronomów ogłosił odkrycie układu siedmiu planet krążącego wokół pobliskiej gwiazdy TRAPPIST-1. Oprócz faktu, że wszystkie siedem planet było skalistych, dodano dodatkowo trzy z nich krążące w strefie zamieszkiwanej przez TRAPPIST-1. Od tego czasu przeprowadzono wiele badań w celu ustalenia, czy któraś z tych planet może nadawać się do zamieszkania.
Zgodnie z tym celem badania te koncentrowały się na tym, czy te planety mają atmosferę, ich kompozycje i wnętrza. Jedno z najnowszych badań zostało przeprowadzone przez dwóch naukowców z Cool Worlds Laboratory Columbia University, którzy stwierdzili, że jedna z planet TRAPPIST-1 (TRAPPIST-1e) ma duży żelazny rdzeń - odkrycie, które może mieć wpływ na zamieszkiwanie tej planety.
Badanie - zatytułowane „TRAPPIST-1e ma duży żelazny rdzeń”, które niedawno pojawiło się w Internecie, zostało przeprowadzone odpowiednio przez Gabrielle Englemenn-Suissa i David Kipping, starszego studenta i asystenta profesora astronomii na Columbia University. Ze względu na swoje badania Englemenn-Suissa i Kipping skorzystali z najnowszych badań, które nałożyły ograniczenia na masy i promienie planet TRAPPIST-1.
W tych i innych badaniach wykorzystano fakt, że TRAPPIST-1 jest układem siedmiu planet, co sprawia, że idealnie nadaje się do badań egzoplanet. Jak profesor Kipping powiedział Space Magazine za pośrednictwem poczty elektronicznej:
„To wspaniałe laboratorium dla egzoplanetarnej nauki z trzech powodów. Po pierwsze, system ma aż siedem przelatujących planet. Głębokość tranzytów określa wielkość każdej planety, dzięki czemu możemy dość dokładnie zmierzyć ich rozmiary. Po drugie, planety grawitacyjnie oddziałują na siebie, co prowadzi do różnic w czasach tranzytów i zostały one wykorzystane do wnioskowania o masach każdej planety, ponownie z imponującą precyzją. Po trzecie, gwiazda jest bardzo mała, będąc późnym karłem typu M, o wielkości ósmej wielkości Słońca, a to oznacza, że tranzyty pojawiają się 8 ^ 2 = 64 razy głębiej niż gdyby gwiazda miała rozmiar Słońca. Mamy więc wiele rzeczy, które działają na naszą korzyść. ”
Englemann-Suissa i Kipping zastosowali pomiary masy i promienia planet TRAPPIST-1, aby wywnioskować minimalny i maksymalny ułamek promienia rdzenia (CRF) dla każdej planety. Opierało się to na badaniach, które wcześniej przeprowadzili (wraz z Jingjingiem Chenem, doktorantem na Columbia University i członkiem Cool Worlds Lab), w których opracowali metodę określania CRF planety. Jak Kipping opisał metodę:
„Jeśli znasz dokładnie masę i promień, podobnie jak system TRAPPIST-1, możesz porównać je z przewidywanymi na podstawie teoretycznych modeli konstrukcji wewnętrznych. Problem polega na tym, że modele te zazwyczaj składają się z czterech możliwych warstw: żelaznego rdzenia, płaszcza krzemianowego, warstwy wodnej i lekkiej lotnej otoczki (Ziemia ma tylko dwie pierwsze, jej atmosfera ma znikomy wpływ na masę i promień). Tak więc cztery niewiadome i dwie mierzone wielkości to w zasadzie nieograniczony, nierozwiązywalny problem ”.
W ich badaniach uwzględniono także wcześniejsze prace innych naukowców, którzy próbowali nałożyć ograniczenia na skład chemiczny systemu TRAPPIST-1. W tych badaniach autorzy przyjęli, że skład chemiczny planet jest powiązany z kompozycją gwiazdy, co można zmierzyć. Jednak Englemann-Suissa i Kipping przyjęli bardziej „agnostyczne” podejście i po prostu rozważyli warunki brzegowe problemu.
„Mówimy zasadniczo, że biorąc pod uwagę masę i promień, nie ma modeli z rdzeniami mniejszymi niż X, które mogłyby wyjaśnić obserwowaną masę i promień”, powiedział. „Rdzeń może być większy niż X, ale musi być co najmniej X, ponieważ żaden model teoretyczny nie mógłby tego inaczej wyjaśnić. Tutaj X odpowiadałby zatem temu, co moglibyśmy nazwać ułamkiem minimalnego promienia rdzenia. Następnie gramy w tę samą grę z maksymalnym limitem. ”
Ustalili, że minimalny rozmiar rdzenia sześciu planet TRAPPIST-1 był zasadniczo zerowy. Oznacza to, że ich kompozycje można wyjaśnić bez konieczności posiadania żelaznego rdzenia - na przykład czysty płaszcz krzemianowy może być wszystkim. Ale w przypadku TRAPPIST-1e odkryli, że jego jądro musi obejmować co najmniej 50% planety pod względem promienia i co najwyżej 78%.
Porównaj to z Ziemią, gdzie stały wewnętrzny rdzeń żelaza i niklu oraz ciekły zewnętrzny rdzeń stopionego stopu żelazo-nikiel stanowią 55% promienia planety. Pomiędzy górną i dolną granicą CRF TRAPPIST-1e doszli do wniosku, że musi mieć gęsty rdzeń, który prawdopodobnie jest porównywalny z Ziemią. To odkrycie może oznaczać, że ze wszystkich planet TRAPPIST-1 e jest najbardziej „podobny do Ziemi” i może mieć ochronną magnetosferę.
Jak wskazał Kipping, może to mieć ogromne implikacje, jeśli chodzi o polowanie na egzoplanety nadające się do zamieszkania, i może zepchnąć TRAPPIST-1e na szczyt listy:
„To mnie podnieca szczególnie w szczególności TRAPPIST-1e. Ta planeta jest odrobinę mniejsza od Ziemi, znajduje się w strefie zamieszkałej, a teraz wiemy, że ma duży żelazny rdzeń, taki jak Ziemia. Wiemy również, że dzięki innym pomiarom nie ma on lekkiej lotnej powłoki. Co więcej, TRAPPIST-1 wydaje się być ciszej gwiazdą niż Proxima, dlatego jestem bardziej optymistyczny co do TRAPPIST-1e jako potencjalnej biosfery niż Proxima b ”.
To z pewnością dobra wiadomość w świetle ostatnich badań, które wykazały, że Proxima b prawdopodobnie nie nadaje się do zamieszkania. Między gwiazdą emitującą potężne rozbłyski, które można zobaczyć gołym okiem, z prawdopodobieństwem, że atmosfera i płynna woda nie przetrwałyby długo na swojej powierzchni, najbliższa egzoplaneta naszego Układu Słonecznego nie jest obecnie uważana za dobrego kandydata do znalezienia świata nadającego się do zamieszkania lub życie pozaziemskie.
W ostatnich latach Kipping i jego koledzy również poświęcili siebie i Cool Worlds Laboratory badaniom możliwych egzoplanet wokół Proxima Centauri. Korzystając z satelity MOST (Kanadyjskiej Agencji Kosmicznej), Microvariability and Oscillation of Stars (MOST), Kipping i jego koledzy monitorowali Proximę Centauri w maju 2014 r. I ponownie w maju 2015 r. W poszukiwaniu oznak przelotu planet.
Chociaż odkrycie Proximy b zostało ostatecznie dokonane przez astronomów w ESO przy użyciu metody prędkości radialnej, kampania ta miała duże znaczenie w zwróceniu uwagi na prawdopodobieństwo znalezienia ziemskich, potencjalnie zamieszkałych planet wokół pobliskich gwiazd typu M (czerwony karzeł). W przyszłości Kipping i jego zespół mają również nadzieję na przeprowadzenie badań nad Proximą b, aby ustalić, czy ma on atmosferę i określić, jaki może być jej CRF.
Po raz kolejny wydaje się, że jedna z wielu skalistych planet krążących wokół czerwonej gwiazdy karła (która znajduje się bliżej Ziemi) może być po prostu głównym kandydatem do badań nad zamieszkaniem! Przyszłe ankiety, które skorzystają na wprowadzeniu teleskopów nowej generacji (takich jak Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba) bez wątpienia ujawni więcej na temat tego systemu i wszelkich posiadanych przez niego potencjalnie zamieszkałych światów.
