W lutym 2017 r. Astronomowie z Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO) ogłosili odkrycie siedmiu skalistych planet wokół pobliskiej gwiazdy TRAPPIST-1. Była to nie tylko największa jak dotąd liczba planet podobnych do Ziemi odkryta w układzie z jedną gwiazdą, ale wiadomość została również wzmocniona przez fakt, że znaleziono trzy z tych planet krążących wokół strefy życia gwiazdy.
Od tego czasu przeprowadzono wiele badań w celu ustalenia prawdopodobieństwa, że planety te faktycznie nadają się do zamieszkania. Dzięki międzynarodowemu zespołowi naukowców, którzy korzystali z Kosmiczny teleskop Hubble aby zbadać planety systemu, mamy teraz pierwsze wskazówki, czy woda (kluczowy składnik życia, jaki znamy) istnieje na skalistym świecie TRAPPIST-1.
Badanie zespołu, zatytułowane „Czasowa ewolucja napromieniowania wysokoenergetycznego i zawartości wody w egzoplanetach TRAPPIST-1”, pojawiło się niedawno na Hubble teren. Zespół kierowany przez szwajcarskiego astronoma Vincenta Bourriera z Observatoire de l'Université de Genève, zespół polegał na spektrografie obrazowania kosmicznego teleskopu Hubble'a (STIS) w celu zbadania ilości promieniowania ultrafioletowego, które otrzymuje każda z planet TRAPPIST-1.
Jak wyjaśnił Bourrier w komunikacie prasowym Hubble'a, pomogło im to określić zawartość wody w siedmiu planetach systemu:
„Promieniowanie ultrafioletowe jest ważnym czynnikiem w ewolucji atmosferycznej planet. Podobnie jak w naszej atmosferze, w której światło ultrafioletowe rozbija cząsteczki, ultrafioletowe światło gwiazd może rozbijać parę wodną w atmosferach egzoplanet na wodór i tlen. ”
Interakcja promieniowania ultrafioletowego z atmosferą planety jest ważna, jeśli chodzi o ocenę potencjalnej możliwości zamieszkania na planecie. Podczas gdy promieniowanie UV o niższej energii powoduje fotodysocjację, proces, w którym cząsteczki wody rozkładają się na tlen i wodór, ekstremalne promienie ultrafioletowe (promieniowanie XUV) i promieniowanie rentgenowskie powodują nagrzewanie się górnej atmosfery planety - co powoduje, że wodór i tlen ucieczka.
Ponieważ wodór jest lżejszy od tlenu, łatwiej jest go zgubić w przestrzeni, w której można obserwować jego widma. Właśnie to zrobił Bourrier i jego zespół. Monitorując widma planet TRAPPIST-1 pod kątem oznak utraty wodoru, zespół był w stanie skutecznie zmierzyć ich zawartość wody. Odkryli, że promieniowanie UV emitowane przez TRAPPIST-1 sugeruje, że jego planety mogły stracić sporo wody podczas swojej historii.
Straty były największe w przypadku najbardziej wewnętrznych planet - TRAPPIST-1b i 1c - które odbierają najwięcej promieniowania UV od swojej gwiazdy. W rzeczywistości zespół szacuje, że planety te mogły utracić wodę o wartości ponad 20 ziemskich oceanów w trakcie historii systemu - szacuje się, że ma ona między 5,4 a 9,8 miliarda lat. Innymi słowy, te wewnętrzne planety byłyby suche do kości i zdecydowanie sterylne.
Jednak te same odkrycia sugerują również, że zewnętrzne planety układu z czasem straciły znacznie mniej wody, co może oznaczać, że nadal mają obfite ilości na swoich powierzchniach. Obejmuje to trzy planety, które znajdują się w strefie życia gwiazdy - TRAPPIST-1e, f i g - co oznacza, że te planety mogą jednak nadawać się do zamieszkania.
Odkrycia te są poparte obliczoną utratą wody i wskaźnikami geofizycznego uwalniania wody, co również przemawia za tezą, że bardziej masywne i najbardziej oddalone planety zatrzymały większość wody z czasem. Odkrycia te są bardzo znaczące, ponieważ dodatkowo pokazują, że ucieczka i ewolucja atmosferyczna są ściśle powiązane na planetach systemu TRAPPIST-1.
Odkrycia są również zachęcające, ponieważ wcześniejsze badania, które brały pod uwagę straty atmosferyczne w tym układzie, przedstawiły raczej ponury obraz. Należą do nich te, które wskazywały, że TRAPPIST-1 doświadcza zbyt dużego rozbłysku, że nawet spokojne czerwone karły poddają swoje planety intensywnemu promieniowaniu w czasie, a odległość między TRAPPIST-1 a odpowiednimi planetami oznaczałaby, że wiatr słoneczny byłby osadzony bezpośrednio na ich atmosfera.
Innymi słowy, badania te podają w wątpliwość, czy gwiazdy krążące wokół gwiazd typu M (czerwonego karła) byłyby w stanie zachować swoją atmosferę w czasie - nawet gdyby miały atmosferę podobną do Ziemi i magnetosferę. Podobnie jak Mars, badania te wykazały, że usuwanie atmosfery spowodowane przez wiatr słoneczny nieuchronnie sprawi, że ich powierzchnie będą zimne, wysuszone i pozbawione życia.
Krótko mówiąc, jest to jedna z niewielu dobrych wiadomości, które otrzymaliśmy od czasu ogłoszenia siedmiu planet w systemie TRAPPIST-1 (i trzech potencjalnie nadających się do zamieszkania). Jest to również pozytywny sygnał, jeśli chodzi o zdolność do zamieszkania w systemach gwiezdnych czerwonych karłów. W ostatnich latach wiele z tych imponujących znalezisk egzoplanet miało miejsce wokół czerwonych karłów - tj. Proxima b, LHS 1140b, Gliese 581g, Gliese 625b i Gliese 682c.
Biorąc pod uwagę liczbę wykrytych planet skalistych krążących wokół tego typu gwiazd - oraz fakt, że są one najbardziej powszechne we Wszechświecie (stanowiących 70% gwiazd w samej Drodze Mlecznej) - wiedząc, że mogą wspierać planety nadające się do zamieszkania jest z pewnością mile widziane! Ale oczywiście Bourrier i jego koledzy podkreślają, że badanie nie jest rozstrzygające i potrzebne są dalsze badania w celu ustalenia, czy któraś z planet TRAPPIST-1 jest rzeczywiście wodnista.
Jak wskazał Bourieer, najprawdopodobniej dotyczy to teleskopów nowej generacji:
„Chociaż nasze wyniki sugerują, że planety zewnętrzne są najlepszymi kandydatami do poszukiwania wody za pomocą nadchodzącego Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba, podkreślają również potrzebę badań teoretycznych i uzupełniających obserwacji na wszystkich długościach fal, aby określić naturę planet TRAPPIST-1 i ich potencjalne warunki do zamieszkania. ”
Skaliste planety wokół najczęstszego typu gwiazdy, potencjał zatrzymywania wody i 1 miliard potencjalnych planet w samej Galaktyce Drogi Mlecznej. Jedno jest pewne: Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba będzie miał pełne ręce roboty po uruchomieniu w październiku 2018 roku!
Koniecznie sprawdź też tę animację systemu TRAPPIST-1, dzięki uprzejmości L. Calçady i ESO:
