În februarie 2017, o echipă de astronomi europeni a anunțat descoperirea unui sistem cu șapte planete orbitând pe steaua apropiată TRAPPIST-1. În afară de faptul că toate cele șapte planete erau stâncoase, a existat bonusul suplimentar pentru trei dintre ele orbitând în zona locuibilă a TRAPPIST-1. Din acel moment, s-au efectuat studii multiple pentru a determina dacă oricare dintre aceste planete ar putea fi sau nu locuibile.
În conformitate cu acest obiectiv, aceste studii s-au concentrat pe dacă aceste planete au sau nu atmosfere, compoziții și interioare. Unul dintre cele mai recente studii a fost realizat de doi cercetători de la Universitatea Cool Worlds din Columbia, care au stabilit că una dintre planetele TRAPPIST-1 (TRAPPIST-1e) are un nucleu mare de fier - o constatare care ar putea avea implicații asupra locuinței acestei planete.
Studiul - intitulat „TRAPPIST-1e Are un nucleu mare de fier”, care a apărut recent online - a fost realizat de Gabrielle Englemenn-Suissa și David Kipping, un student senior de licență și un profesor asistent de astronomie la Universitatea Columbia, respectiv. De dragul studiului lor, Englemenn-Suissa și Kipping au profitat de studii recente care au impus restricții pe masele și razele planetelor TRAPPIST-1.
Aceste și alte studii au beneficiat de faptul că TRAPPIST-1 este un sistem de șapte planete, ceea ce îl face ideal pentru studiile exoplanetelor. După cum a spus profesorul Kipping Space Magazine prin e-mail:
„Este un laborator minunat pentru științe exoplanetare din trei motive. Mai întâi, sistemul are șapte planete tranzitorii. Adâncimea tranzitelor dictează dimensiunea fiecărei planete, astfel încât să putem măsura cu exactitate dimensiunile acestora. În al doilea rând, planetele interacționează gravitațional unele cu altele conducând la variații în timpurile tranzitelor și acestea au fost folosite pentru a deduce masele fiecărei planete, din nou la o precizie impresionantă. În al treilea rând, stea este foarte mică, fiind un pitic M târziu, aproximativ o a opta dimensiune a Soarelui și asta înseamnă că tranzitele apar de 8 ^ 2 = 64 ori mai adânc decât ar fi dacă steaua ar fi de dimensiunea Soarelui. Deci, avem multe lucruri care lucrează în favoarea noastră aici. ”
Împreună, Englemann-Suissa și Kipping au utilizat măsurători de masă și rază ale planetelor TRAPPIST-1 pentru a deduce fracția de radiație de bază minimă și maximă (CRF) a fiecărei planete. Acest lucru s-a bazat pe un studiu pe care l-au realizat anterior (împreună cu Jingjing Chen, doctorand la Universitatea Columbia și membru al Cool Worlds Lab), în care și-au dezvoltat metoda pentru determinarea CRF a unei planete. După cum a descris Kipping metoda:
„Dacă cunoașteți foarte exact masa și raza, cum ar fi sistemul TRAPPIST-1, le puteți compara cu cele prevăzute de modelele teoretice de structură interioară. Problema este că aceste modele cuprind în general patru posibile straturi, un miez de fier, o manta de silicat, un strat de apă și un plic ușor volatil (Pământul are doar primele două, atmosfera sa contribuie neglijabil la masă și rază). Deci, patru necunoscute și două cantități măsurate este, în principiu, o problemă nerezolvată, de nerezolvat. "
Studiul lor a avut în vedere, de asemenea, lucrările anterioare ale altor oameni de știință care au încercat să pună restricții asupra compoziției chimice a sistemului TRAPPIST-1. În aceste studii, autorii au presupus că compozițiile chimice ale planetelor erau conectate la cea a stelei, care poate fi măsurată. Cu toate acestea, Englemann-Suissa și Kipping au adoptat o abordare mai „agnostică” și au considerat pur și simplu condițiile de graniță ale problemei.
„În esență, spunem că, având în vedere masa și raza, nu există modele cu nuclee mai mici decât X care să explice eventual masa și raza observată”, a spus el. „Nucleul ar putea fi mai mare decât X, dar trebuie să fie cel puțin X, deoarece niciun model teoretic nu ar putea explica altfel. Aici, X ar corespunde, prin urmare, cu ceea ce am putea numi fracția minimă de rază a miezului. Atunci jucăm același joc pentru limita maximă. ”
Ceea ce au determinat a fost că dimensiunea minimă de bază a șase dintre planetele TRAPPIST-1 a fost în esență zero. Aceasta înseamnă că compozițiile lor ar putea fi explicate fără a avea în mod necesar un miez de fier - de exemplu, o manta de silicat pur ar putea fi tot ce există. Dar, în cazul TRAPPIST-1e, ei au descoperit că miezul său trebuie să cuprindă cel puțin 50% din planetă pe rază și, cel mult, 78%.
Comparați acest lucru cu Pământul, unde nucleul interior solid de fier și nichel și un miez exterior lichid dintr-un aliaj topit de fier-nichel cuprind 55% din raza planetei. Între limita superioară și inferioară a CRP a TRAPPIST-1, ei au ajuns la concluzia că acesta trebuie să aibă un miez dens, care este probabil comparabil cu Pământul. Această constatare ar putea însemna că dintre toate planetele TRAPPIST-1, e este cea mai „asemănătoare Pământului” și poate avea o magnetosferă protectoare.
După cum a indicat Kipping, acest lucru ar putea avea implicații imense atunci când vine vorba de vânarea exoplanetelor locuibile și ar putea împinge TRAPPIST-1e în partea de sus a listei:
„Acest lucru mă entuziasmează mai ales de TRAPPIST-1e, în special. Această planetă este mult mai mică decât Pământul, se află chiar în zona locuibilă și acum știm că are un nucleu mare de fier precum Pământul. Știm, de asemenea, că nu deține un plic ușor volatil datorită altor măsurători. Mai mult, TRAPPIST-1 pare a fi o stea mai liniștită decât Proxima, așa că sunt mult mai optimist în ceea ce privește TRAPPIST-1 ca potențială biosferă decât Proxima b în acest moment. "
Aceasta este cu siguranță o veste bună în lumina studiilor recente care au indicat că Proxima b nu este probabil să fie locuibil. Între steaua ei care emite flăcări puternice, care pot fi văzute cu ochiul liber, după probabilitatea ca o atmosferă și o apă lichidă să nu supraviețuiască mult timp pe suprafața sa, cel mai apropiat exoplanet de Sistemul nostru Solar nu este considerat în prezent un candidat bun pentru a găsi o lume locuibilă. sau viață extraterestră.
În ultimii ani, Kipping și colegii săi s-au dedicat și ei și Laboratorului „Lumile Misto” studiului posibilelor exoplanete din jurul Proxima Centauri. Folosind satelitul Microvariabilitatea și Oscilația Stelelor (MOST) al Agenției Spațiale Canadiene, Kipping și colegii săi au monitorizat Proxima Centauri în mai 2014 și din nou în mai 2015 pentru a căuta semne ale tranzitului planetelor.
În timp ce descoperirea Proxima b a fost făcută în cele din urmă de către astronomii de la ESO folosind Metoda de Viteză Radială, această campanie a fost semnificativă în atragerea atenției asupra probabilității de a găsi planete terestre, potențial locuibile în jurul stelelor M de tip (pitic roșu) din apropiere. În viitor, Kipping și echipa sa speră, de asemenea, să efectueze studii despre Proxima b pentru a determina dacă are atmosferă și pentru a determina care poate fi CRF-ul său.
Încă o dată, se pare că una dintre numeroasele planete stâncoase care orbitează o stea pitică roșie (și care este mai aproape de Pământ) ar putea fi doar un candidat primar pentru studii de locuință! Studii viitoare, care vor beneficia de introducerea de telescoape de generație viitoare (cum ar fi Telescop spațial James Webb) fără îndoială, va dezvălui mai multe despre acest sistem și despre orice lumi potențial locuibile pe care le are.
