2017 februárjában a világ megdöbbent, amikor megtudta, hogy a csillagászok - a chilei TRAPPIST távcső és a Spitzer űrteleszkóp adatainak felhasználásával - hét sziklás exoplanettát azonosítottak a TRAPPIST-1 rendszerben. Mintha ez nem lenne bátorító az exoplanet-rajongók számára, azt is jelezték, hogy a hét bolygó közül három kering a csillagok körkörös lakhatósági zónájában (más néven: „Goldilocks Zone”).
Azóta ez a rendszer jelentős kutatások és utólagos felmérések középpontjában áll annak meghatározása érdekében, hogy bármelyik bolygójuk lakható-e vagy sem. E tanulmányok alapvető kérdése az volt, hogy a bolygók folyékony vizet tartalmaznak-e a felületükön. De az amerikai csillagászok egy új tanulmánya szerint a TRAPPIST bolygók valójában lehetnek túl sok vizet az élet támogatásához.
A „A TRAPPIST-1 bolygók befelé vándorlása, mint a vízben gazdag összetételük alapján” című tanulmány a közelmúltban jelent meg a folyóiratban Természet csillagászat. A vizsgálatot Cayman T. Unterborn, a Föld és Űrkutatás Iskolájának (SESE) geológusa vezette. Steven J. Desch, Alejandro Lorenzo (szintén a SESE képviselőiből) és Natalie R. Hinkel - a Vanderbilti Egyetem asztrofizikusainak részvételével. , Nashville.
Mint már említésre került, több tanulmányt végeztek annak meghatározására, hogy a TRAPPIST-1 bolygók valamelyikében alkalmazhatók-e. És bár egyesek hangsúlyozták, hogy hosszú ideig nem tudnák megtartani a légkört, mert egy változó és megvillanó csillagot keringnek (mint az összes vörös törpe), mások tanulmányai bizonyítékokat találtak arra, hogy a rendszer legyen vízben gazdag és ideális az életváltáshoz.
Vizsgálataik érdekében a csoport korábbi felmérések adatait használta, amelyek megkíséreltek korlátozásokat szabni a TRAPPIST-1 bolygók tömegére és átmérőjére a sűrűség kiszámításához. Ennek nagy része a Hypatia Catalog nevű adatkészletből származott (amelyet Hinkel közreműködő szerző fejlesztett ki), amely több mint 150 irodalmi forrásból származó adatokat egyesíti a Naphoz közeli csillagok csillagállományának meghatározására.
Ezen adatok felhasználásával a csoport elkészítette tömeg-sugár-összetétel-modelleket a TRAPPIST-1 bolygók illékony tartalmának meghatározására. Azt észrevették, hogy a TRAPPIST bolygók hagyományosan könnyűek a sziklás testek számára, jelezve az illékony elemek (például víz) magas tartalmát. Hasonlóan alacsony sűrűségű világon az illékony komponensről általában úgy gondolják, hogy légköri gázok formájában van.
De amint Unterborn egy nemrégiben megjelent SESE hírcikkben magyarázta, a TRAPPIST-1 bolygók más kérdés:
„A TRAPPIST-1 bolygók tömege túl kicsi ahhoz, hogy elegendő gázt tartsanak fel a sűrűségi hiány pótlására. Még akkor is, ha képesek lennének megtartani a gázt, a sűrűséghiány pótlásához szükséges mennyiség sokkal puffaságossá tenné a bolygót, mint látjuk. ”
Emiatt Unterborn és munkatársai megállapították, hogy a bolygórendszer alacsony sűrűségű komponensének víznek kell lennie. Annak meghatározására, mennyi víz volt a vízben, a csapat az ExoPlex néven kifejlesztett egyedi szoftvercsomagot használt. Ez a szoftver a legkorszerűbb ásványfizikai számológépeket használja, amelyek lehetővé tették a csapat számára, hogy a rendelkezésre álló összes információt a TRAPPIST-1 rendszerről összekapcsolja - nem csak az egyes bolygók tömegét és sugárát.
Azt találták, hogy a belső bolygók (b és c) szárazabbak voltak - kevesebb, mint 15 tömegszázalék víztartalommal -, míg a külső bolygók (f és g) több mint 50 tömeg% vízben volt. Összehasonlításképpen, a Föld tömegében csak 0,02% víz van, ami azt jelenti, hogy ezeknek a világoknak Föld méretű óceánjainak százai vannak ekvivalensük. Alapvetően ez azt jelenti, hogy a TRAPPIST-1 bolygók túl sok vizet tartalmazhatnak az élet fenntartásához. Amint Hinkel kifejtette:
„Általában azt gondoljuk, hogy a bolygón folyékony víz legyen az élet megkezdésének módja, mivel az élet, amint azt a Földön ismerjük, többnyire vízből áll, és az élethez szükséges. Azonban egy bolygó, amely egy vízvilág, vagy amely nem rendelkezik a víz feletti felülettel, nem rendelkezik olyan fontos geokémiai vagy elemi ciklusokkal, amelyek feltétlenül szükségesek az élethez. "
Ezek az eredmények nem igazán bírnak azok számára, akik úgy vélik, hogy az M-típusú csillagok a legvalószínűbb hely a lakható bolygók galaxisunkban. Nemcsak a vörös törpék a leggyakoribb csillagtípusok az univerzumban, amelyek csupán a Tejút-galaxisban a csillagok 75% -át teszik ki, más, amelyek viszonylag közel állnak a Naprendszerünkhöz, azt találták, hogy egy vagy több sziklás bolygó kering körül.
A TRAPPIST-1 mellett ezek közé tartoznak az LHS 1140 és a GJ 625 körül felfedezett szuperföldek, a Gliese 667 körül felfedezett három sziklás bolygó és a Proxima b - a Naprendszerünkhöz legközelebbi exoplanet. Ezenkívül egy, az ESO La Silla obszervatóriumában 2012-ben a HARPS spektrográfia alapján végzett felmérés rámutatott, hogy milliárd sziklás bolygó kering a Tejút vörös törpe csillagjainak lakható zónáin.
Sajnos ezek a legfrissebb eredmények azt mutatják, hogy a TRAPPIST-1 rendszer bolygói nem kedveznek az életnek. Ráadásul valószínűleg nem lenne elegendő életük ahhoz, hogy a légkörükben megfigyelhető bioszignaciókat készítsenek. Ezenkívül a csapat arra a következtetésre jutott, hogy a TRAPPIST-1 bolygóknak apját kell képezniük csillaguktól távol, és idővel befelé vándoroltak.
Ez azon a tényen alapult, hogy a jégben gazdag TRAPPIST-1 bolygók sokkal közelebb voltak csillaguk „jégvonalához”, mint a szárazabbak. Bármelyik szolárrendszerben az ezen a vonalon belül elhelyezkedő bolygók sziklabak lesznek, mivel vízük elgőzölgődik vagy kondenzálódik, és felszínükön óceánokká alakul (ha megfelelő légkör van jelen). Ezen a vonalon túl a víz jég formájú lesz, és akkreditálhatóvá válik, hogy bolygókat képezzen.
Elemzéseik alapján a csoport megállapította, hogy a TRAPPIST-1 bolygóknak a jégvonalon túl kellett kialakulniuk és a fogadócsillag felé vándorolniuk, hogy feltételezzék jelenlegi pályájukat. Mivel azonban az M-típusú (vörös törpe) csillagokról ismert, hogy az első forma után a legfényesebbek és idővel elhalványulnak, a jégvonal szintén befelé haladt volna. Ahogyan Steven Desch társszerző kifejtette, tehát a bolygók vándorlásának távolsága attól függ, hogy kialakultak-e.
"Minél korábban képződtek a bolygók, annál távolabb voltak a csillagoktól, amire szükségük volt, hogy annyi jég legyen" - mondta. A sziklás bolygók kialakulásához szükséges idő alapján a csapat becslése szerint a bolygók eredetileg kétszer olyan távolságra voltak a csillaguktól, mint most. Noha vannak más jelek arra is, hogy a rendszer bolygói idővel vándoroltak, ez a tanulmány elsőként számszerűsíti a migrációt és felhasználja az összetétel adatait annak bemutatására.
Ez a tanulmány nem az első, amely azt jelzi, hogy a vörös törpe csillagokat keringő bolygók valójában „vízvilágok” lehetnek, ami azt jelentené, hogy a sziklás bolygók, amelyek felületén kontinensek vannak, viszonylag ritka dolog. Ugyanakkor más tanulmányokat végeztek, amelyek azt mutatják, hogy ezeknek a bolygóknak valószínűleg nehezen tudnak tartózkodni a légkörük, jelezve, hogy nem maradnak sokáig vízvilágok.
Mindaddig azonban, amíg nem tudjuk jobban megnézni ezeket a bolygókat - ami lehetséges lesz a következő generációs műszerek (például a James Webb Űrtávcső) - kénytelenek leszünk elméletekbe állítani arról, amit nem tudunk, az alapján, amit csinálunk. Ha lassan megismerjük ezeket és más egzoplanetokat, akkor tovább javul annak képessége, hogy meghatározzuk, hol kell a Naprendszerünkön kívüli életet keresnünk.
