Sisään Helmikuu 2017 Eurooppalaisten tähtitieteilijöiden ryhmä ilmoitti löytäneensä seitsemän planeetan järjestelmän, joka kiertää läheistä tähteä TRAPPIST-1. Sen lisäksi, että kaikki seitsemän planeettaa olivat kivisiä, lisäbonuksena oli se, että kolme niistä kiertää TRAPPIST-1:n sisällä. asuttava vyöhyke . Siitä lähtien on tehty useita tutkimuksia sen selvittämiseksi, voisiko mikään näistä planeetoista olla asumiskelpoinen vai ei.
Tämän tavoitteen mukaisesti nämä tutkimukset ovat keskittyneet siihen, onko näillä planeetoilla ilmakehää, niiden koostumuksia ja sisätiloja. Yksi uusimmat tutkimukset sen suoritti kaksi Columbian yliopiston tutkijaa Cool Worlds -laboratorio , joka totesi, että yhdellä TRAPPIST-1-planeetoista (TRAPPIST-1e) on suuri rautaydin – löydöllä voi olla vaikutuksia tämän planeetan asuttavuuden kannalta.
Tutkimus nimeltä ' TRAPPIST-1e:ssä on suuri rautasydän ', joka ilmestyi äskettäin verkossa - sen suoritti Gabrielle Englemenn-Suissa ja David Kipping, vanhempi perustutkinto-opiskelija ja tähtitieteen apulaisprofessori Columbia yliopistossa. Englemenn-Suissa ja Kipping käyttivät tutkimuksensa vuoksi hyväkseen viimeaikaisia tutkimuksia, jotka ovat asettaneet rajoituksia TRAPPIST-1-planeettojen massoille ja säteille.
Nämä ja muut tutkimukset ovat hyötyneet siitä, että TRAPPIST-1 on seitsemän planeetan järjestelmä, mikä tekee siitä ihanteellisen soveltuvan eksoplaneettojen tutkimuksiin. Kuten professori Kipping kertoi Universe Todaylle sähköpostitse:
'Se on upea laboratorio eksoplanetaariselle tieteelle kolmesta syystä. Ensinnäkin järjestelmässä on huikeat seitsemän kauttakulkuplaneettaa. Siirtojen syvyys sanelee jokaisen planeetan koon, joten voimme mitata niiden kokoa melko tarkasti. Toiseksi planeetat ovat vuorovaikutuksessa toistensa kanssa painovoimaisesti, mikä johtaa vaihteluihin kulkuaikojen välillä, ja näitä on käytetty päättelemään kunkin planeetan massat, jälleen vaikuttavalla tarkkuudella. Kolmanneksi tähti on hyvin pieni, koska se on myöhäinen M-kääpiö, noin kahdeksasosa Auringosta, ja tämä tarkoittaa, että läpikulkukohdat näyttävät 8^2 = 64 kertaa syvemmältä kuin jos tähti olisi Auringon kokoinen. Joten meillä on täällä paljon asioita, jotka toimivat meidän hyväksi.'
Yhdessä Englemann-Suissa ja Kipping käyttivät TRAPPIST-1-planeettojen massa- ja sädemittauksia päätelläkseen kunkin planeetan pienimmän ja suurimman ydinsädefraktion (CRF). Tämä perustui tutkimukseen, jonka he olivat aiemmin suorittaneet (yhdessä Jingjing Chenin, Columbian yliopiston tohtorikandidaatin ja Cool Worlds Labin jäsenen kanssa), jossa he kehittivät menetelmänsä planeetan CRF:n määrittämiseksi. Kuten Kipping kuvaili menetelmää:
”Jos tunnet massan ja säteen erittäin tarkasti, kuten TRAPPIST-1-järjestelmässä, voit verrata niitä teoreettisista sisärakennemalleista ennustettuun. Ongelmana on, että nämä mallit koostuvat yleensä neljästä mahdollisesta kerroksesta, rautasydämestä, silikaattivaipasta, vesikerroksesta ja kevyesti haihtuvasta verhosta (Maalla on vain kaksi ensimmäistä, sen ilmakehä vaikuttaa merkityksettömästi massaan ja säteeseen). Joten neljä tuntematonta ja kaksi mitattua suuretta ovat periaatteessa rajoittamaton, ratkaisematon ongelma.
Tämän taiteilijan konsepti näyttää, miltä kukin TRAPPIST-1-planeetoista voi näyttää niiden koosta, massasta ja kiertoradan etäisyyksistä saatavilla olevien tietojen perusteella. Tekijät: NASA/JPL-Caltech
Heidän tutkimuksessaan otettiin huomioon myös muiden tutkijoiden aiemmat työt, jotka ovat yrittäneet rajoittaa TRAPPIST-1-järjestelmän kemiallista koostumusta. Näissä tutkimuksissa kirjoittajat olettivat, että planeettojen kemiallinen koostumus oli yhteydessä tähden kemialliseen koostumukseen, joka voidaan mitata. Englemann-Suissa ja Kipping omaksuivat kuitenkin 'agnostisemman' lähestymistavan ja yksinkertaisesti pohtivat ongelman reunaehtoja.
'Sanomme pohjimmiltaan, että kun otetaan huomioon massa ja säde, ei ole olemassa malleja, joiden ytimet ovat pienempiä kuin X ja jotka voisivat selittää havaitun massan ja säteen', hän sanoi. 'Ydin voi olla suurempi kuin X, mutta sen on oltava vähintään X, koska mikään teoreettinen malli ei voisi selittää sitä muuten. Tässä X vastaisi siis sitä, mitä voisimme kutsua pienimmän ytimen säteen murto-osaksi. Sitten pelaamme samaa peliä maksimirajalla.'
He päättivät, että kuuden TRAPPIST-1-planeetan ytimen vähimmäiskoko oli käytännössä nolla. Tämä tarkoittaa, että niiden koostumukset voidaan selittää ilman rautaydintä – esimerkiksi puhdas silikaattivaippa voi olla kaikki mitä siellä on. Mutta TRAPPIST-1e:n tapauksessa he havaitsivat, että sen ytimen on oltava vähintään 50 % planeetan säteestä ja enintään 78 %.
Vertaa tätä Maahan, jossa raudan ja nikkelin kiinteä sisäydin ja sulan rauta-nikkeli-seoksen nestemäinen ulkoydin muodostavat 55 % planeetan säteestä. TRAPPIST-1e:n CRF:n ylä- ja alarajan välissä he päättelivät, että sillä on oltava tiheä ydin, joka on todennäköisesti verrattavissa Maahan. Tämä löytö voi tarkoittaa, että kaikista TRAPPIST-1-planeetoista e on 'Maan kaltaisin' ja sillä on todennäköisesti suojaava magnetosfääri.
Kuten Kipping totesi, tällä voi olla valtavia seurauksia asumiskelpoisten eksoplaneettojen metsästämisessä ja se saattaa nostaa TRAPPIST-1e:n listan kärkeen:
'Tämä saa minut innostumaan erityisesti TRAPPIST-1e:stä. Tuo planeetta on hieman pienempi kuin Maa, se sijaitsee aivan asumiskelpoisella vyöhykkeellä ja nyt tiedämme, että sillä on suuri rautaydin, kuten maapallolla. Tiedämme myös, että sillä ei ole kevyesti haihtuvaa verhoa muiden mittausten ansiosta. Lisäksi TRAPPIST-1 näyttää olevan hiljaisempi tähti kuin Proxima, joten olen paljon optimistisempi TRAPPIST-1e:n suhteen mahdollisena biosfäärinä kuin Proxima b tällä hetkellä.
Tämä on varmasti hyvä uutinen viimeaikaisten tutkimusten valossa, jotka ovat osoittaneet, että Proxima b ei todennäköisesti ole asumiskelpoinen. Sen tähden säteilevien välillä voimakkaat soihdut, jotka voidaan nähdä paljaalla silmällä todennäköisyydellä, että an tunnelmaa ja nestemäistä vettä ei selviäisi pitkään pinnallaan, aurinkokuntaamme lähintä eksoplaneettaa ei tällä hetkellä pidetä hyvänä ehdokkaana asuttavan maailman tai maan ulkopuolisen elämän löytämiseen.
Viime vuosina Kipping ja hänen kollegansa ovat myös omistautuneet ja Cool Worlds Laboratoryn mahdollisten eksoplaneettojen tutkimiseen Proxima Centauri . Käyttää Kanadan avaruusjärjestöä Tähtien mikrovaihtelu ja värähtely (MOST) satelliitti, Kipping ja hänen kollegansa tarkkailivat Proxima Centauria toukokuussa 2014 ja uudelleen toukokuussa 2015 etsiäkseen merkkejä kulkevat planeetat .
Samalla kun Proximan löytö b Lopulta ESO:n tähtitieteilijät tekivät sen käyttämällä Radial Velocity -menetelmä , tämä kampanja oli merkittävä kiinnittäessään huomion todennäköisyyteen löytää maanpäällisiä, mahdollisesti asumiskelpoisia planeettoja lähellä olevien M-tyypin (punainen kääpiö) tähtien ympäriltä. Tulevaisuudessa Kipping ja hänen tiiminsä toivovat myös voivansa suorittaa Proxima b:n tutkimuksia selvittääkseen, onko siinä ilmapiiri ja mikä sen CRF voisi olla.
Jälleen kerran näyttää siltä, että yksi monista kiviplaneetoista, jotka kiertävät punaista kääpiötähtä (ja joka on lähempänä Maata), saattaa olla ensisijainen ehdokas asuttavuustutkimuksiin! Tulevat tutkimukset, jotka hyötyvät seuraavan sukupolven kaukoputkien käyttöönotosta (kuten James Webb -avaruusteleskooppi) paljastaa epäilemättä enemmän tästä järjestelmästä ja sen mahdollisesti asumiskelpoisista maailmoista.
Lisälukemista: arXiv