2017 februárjában az európai csillagászok egy csoportja bejelentette egy hét bolygó rendszerének felfedezését, amely a közeli csillag TRAPPIST-1 körüli körüli körüli körüli pályán kering. Eltekintve attól a ténytől, hogy mind a hét bolygó sziklás volt, további bónuszt jelentett az, hogy három közülük a TRAPPIST-1 lakóövezetében kering. Azóta több tanulmányt végeztek annak meghatározására, hogy ezen bolygók valamelyike lakható-e vagy sem.
E célnak megfelelően ezek a tanulmányok arra összpontosítottak, hogy ezeknek a bolygóknak van-e légköre, összetételük és belső tereik. Az egyik legújabb tanulmányt két, a Columbia Egyetem Cool Worlds Laboratory kutatója készítette, akik megállapították, hogy a TRAPPIST-1 bolygók egyikének (TRAPPIST-1e) nagy vasmaga van - ez egy olyan megállapítás, amely kihatással lehet a bolygó életképességére.
A közelmúltban online megjelenő „TRAPPIST-1e nagy vasmaggal rendelkezik” című tanulmányt Gabrielle Englemenn-Suissa és David Kipping, a Columbia Egyetem egyetemi hallgatója és csillagászat asszisztens professzora végezte. Tanulmányaik érdekében Englemenn-Suissa és Kipping kihasználták a közelmúltbeli tanulmányaikat, amelyek korlátokat szabtak a TRAPPIST-1 bolygók tömegére és sugárirányára.
Ezeknek és más tanulmányoknak az a haszna, hogy a TRAPPIST-1 egy hét bolygórendszer, amely ideálisan alkalmas az exoplanet tanulmányozására. Ahogy Kipping professzor e-mailben mondta a Space Magazine-nak:
„Ez egy csodálatos laboratórium az exoplanetáris tudomány számára három okból. Először is, a rendszernek óriási hét átmenő bolygója van. Az átmenetek mélysége diktálja az egyes bolygók méretét, így meglehetősen pontosan meg tudjuk mérni azok méretét. Másodszor, a bolygók gravitációs kölcsönhatásba lépnek egymással, ami a tranzitok idejének változásaihoz vezet, és ezeket használják arra, hogy az egyes bolygók tömegeit ismét lenyűgöző pontossággal vonják le. Harmadszor, a csillag nagyon kicsi, hogy késői M-törpe legyen, körülbelül egy nyolcadával nagyobb, mint a Nap, és ez azt jelenti, hogy az átmenetek 8 ^ 2 = 64-szer mélyebben jelennek meg, mintha a csillag Napméretű lenne. Tehát sok dolgunk itt működik a mi javunkban. ”
Englemann-Suissa és Kipping együttesen használták a TRAPPIST-1 bolygók tömeg- és sugármérését, hogy következtetni lehessen az egyes bolygók minimális és maximális központi sugarainak frakciójára. Ez egy olyan tanulmányra épült, amelyet korábban végeztek (Jingjing Chen-kel együtt, a Columbia Egyetem doktori jelöltjével és a Cool Worlds Lab tagjával), amelyben kidolgozták a bolygó CRF-jének meghatározására szolgáló módszert. Ahogy Kipping leírta a módszert:
„Ha nagyon pontosan ismeri a tömeget és a sugarat, mint például a TRAPPIST-1 rendszer, akkor összehasonlíthatja azokat az elméleti belső szerkezeti modellekben előrejelzett adatokkal. A probléma az, hogy ezek a modellek általában tartalmaznak lehetséges négy réteget, egy vasmagot, egy szilikát köpenyt, egy vízréteget és egy könnyű illékony burkot (a Földnek csak az első kettője van, légköre elhanyagolható mértékben járul hozzá a tömeghez és a sugárhoz). Tehát négy ismeretlen és két mért mennyiség elvileg nem korlátozott, megoldhatatlan probléma. ”
Tanulmányukban figyelembe vették más tudósok korábbi munkáját is, akik megkíséreltek korlátozni a TRAPPIST-1 rendszer kémiai összetételét. Ezekben a tanulmányokban a szerzők azt feltételezték, hogy a bolygók kémiai összetétele összekapcsolódott a csillag összetételével, amely mérhető. Englemann-Suissa és Kipping azonban „agnosztikusabb” megközelítést alkalmaztak, és egyszerűen csak figyelembe vették a probléma határfeltételeit.
"Alapvetően azt mondjuk, hogy figyelembe véve a tömeget és sugarat, nincsenek olyan modellek, amelyek magja X-nél kisebb, és amelyek magyarázhatják a megfigyelt tömeget és sugarat" - mondta. „A mag lehet nagyobb, mint X, de legalább X-nek kell lennie, mivel egyetlen elméleti modell sem magyarázhatja meg másként. Ennélfogva X tehát megfelelne annak, amit mi a minimális mag sugara részének nevezhetnénk. Ezután ugyanazt a játékot játszjuk a maximális limitért. ”
Azt határozták meg, hogy a TRAPPIST-1 bolygók hat magjának minimális magja lényegében nulla volt. Ez azt jelenti, hogy összetételük megmagyarázható anélkül, hogy szükségszerűen vasmag lenne - például egy tiszta szilikátköpeny lehet minden, ami ott van. A TRAPPIST-1e esetében azonban úgy találták, hogy magjának a sugár sugárának legalább 50% -át, legfeljebb 78% -át kell tartalmaznia.
Hasonlítsuk össze ezt a Földdel, ahol a vas és a nikkel szilárd belső magja és az olvadt vas-nikkel ötvözet folyékony külső magja a bolygó sugarainak 55% -át teszi ki. A TRAPPIST-1e CRF felső és alsó határa között arra a következtetésre jutottak, hogy ennek sűrű magjának kell lennie, amely valószínűleg összehasonlítható a Földdel. Ez a megállapítás azt jelentené, hogy az összes TRAPPIST-1 bolygó közül e a leginkább „földszerű”, és valószínűleg védő magnetoszférával rendelkezik.
Amint Kipping rámutatott, ennek hatalmas következményei lehetnek az életképes egzoplanetek vadászatában, és a TRAPPIST-1e-t a lista tetejére állíthatják:
„Ez jobban izgat, különösen a TRAPPIST-1e iránt. Ez a bolygó egy kisebb méretű, mint a Föld, közvetlenül az élőhelyen ül, és most tudjuk, hogy egy nagy vasmaga van, mint a Föld. Tudjuk azt is, hogy más méréseknek köszönhetően nem rendelkezik könnyű illékony borítékkal. Ezenkívül úgy tűnik, hogy a TRAPPIST-1 csendesebb csillag, mint a Proxima, tehát sokkal optimistább vagyok a TRAPPIST-1e mint potenciális bioszféra szempontjából, mint a Proxima b. ”
Ez minden bizonnyal jó hír a közelmúltbeli tanulmányok fényében, amelyek azt mutatták, hogy a Proxima b valószínűleg nem lakható. A csillagok által kibocsátott hatalmas fáklyák között, amelyeket szabad szemmel láthatunk azzal a valószínűséggel, hogy a légkör és a folyékony víz hosszú ideig nem maradna fenn a felületén, a Naprendszerünkhöz legközelebbi exoplanet nem tekinthető jó jelöltnek az életképes világ megkeresésére. vagy földön kívüli élet.
Az elmúlt években Kipping és kollégái a Proxima Centauri körüli lehetséges exoplanetek tanulmányozására is elkötelezték magukat és a Cool Worlds Laboratoryt. Kipping és munkatársai a kanadai Űrügynökség által a mikrováltoztathatóság és a csillagok oszcillációja (MOST) műholdjának felhasználásával 2014 májusában, majd 2015 májusában megfigyelték a Proxima Centaurit, hogy megkeressék a bolygók áthaladásának jeleit.
Míg a Proxima b felfedezését végül az ESO csillagászai végezték el radiális sebesség módszerrel, ez a kampány jelentős volt, felhívva a figyelmet annak a valószínűségére, hogy földi, potenciálisan életre kelhető bolygók találhatók a közeli M-típusú (vörös törpe) csillagok körül. A jövőben Kipping és csapata azt is reméli, hogy tanulmányokat készít a Proxima b-ről annak meghatározására, hogy van-e légköre, és meghatározza, hogy mi lehet a CRF.
Ismét úgy tűnik, hogy a vörös törpe csillagot keringő sok sziklás bolygó (és amely közelebb van a Földhöz) egyike lehet a fő jelölt a lakhatósági tanulmányokhoz! Jövőbeli felmérések, amelyek profitálnak a következő generációs távcsövek (például a James Webb Űrtávcső) kétségtelenül többet fog megtudni erről a rendszerről és az esetlegesen életképes világokról.
