Conceptul unui artist despre lumile TRAPPIST-1, bazat pe datele disponibile despre caracteristicile planetelor.
(Imagine: © NASA / JPL-Caltech)
Cea mai mare dintre lumile din sistemul TRAPPIST-1 de pe cele șapte planete se mândrește cu o atmosferă care a evoluat de-a lungul timpului, mai degrabă decât cea care s-a format cu ea.
Observațiile făcute cu Telescopul spațial Hubble al NASA dezvăluie că atmosfera planetei este diferită de mediul său național, ceea ce înseamnă că este cel mai probabil o lume stâncoasă similară cu altele din sistem.
"Această atmosferă nu este cea cu care s-a născut", a declarat pentru Space.com Hannah Wakeford, cercetătoare la Space Telescope Science Institute din Baltimore, Maryland. O atmosferă natală ar fi bogată în hidrogen, pe care cercetătorii nu o văd. În schimb, „a fost schimbat prin diferite procese”, a spus Wakeford. Activitatea atmosferică și geologică ar fi putut juca un rol semnificativ în schimbări. [Exoplanet Tour: Faceți cunoștință cu cele 7 planete de dimensiuni ale Pământului ale TRAPPIST-1]
Wakeford și colegii ei au folosit Hubble pentru a studia TRAPPIST-1 g, a șasea planetă de la stea. Au testat anterior atmosfera primelor cinci planete, identificate prin literele b și f, și au descoperit că toate cele cinci planete nu au atmosfere masive de hidrogen care indică giganții de gaz, ceea ce le face mai susceptibile de a fi stâncoase. Studiul lor anterior nu a fost suficient de precis pentru a determina dacă TRAPPIST-1 g și-a purtat sau nu atmosfera inițială.
„G a fost ultimul semn de întrebare în acest sens”, a spus Wakeford. "La fel ca frații și surorile sale, nu conține atmosfera primordială. Are o atmosferă evoluată."
Ea a prezentat rezultatele în ianuarie la întâlnirea de iarnă a American Astronomical Society din Seattle.
"Sare si piper"
În 2016, astronomii de la Chile Transiting Planets and Planetesimals Small Telescope (TRAPPIST) și-au anunțat descoperirea a trei planete în jurul stelei slabe TRAPPIST-1. Alte patru lumi au fost descoperite într-un an, aducând totalul la șapte. Toate planetele se află în zona locuibilă a stelei lor, regiunea în care apa lichidă ar trebui să poată persista pe suprafața unei planete. La doar 40 de ani lumină de pe Pământ, TRAPPIST-1 conține cele mai multe planete cunoscute pentru a se afla în zona locuibilă a unei singure stele.
TRAPPIST-1 g este cea mai mare dintre lumi, estimările fiind situate la aproximativ 1,1 ori mai mult decât masa Pământului.
Dacă planetele ar fi giganti ai gazelor, și-ar păstra atmosfera originală, bogată în hidrogen. În schimb, lumile stâncoase au puterea de a-și schimba atmosfera. Mișcarea carbonului poate juca un rol cheie în atmosfera dvs. în evoluție. Magma mantalei de topire prinde carbon sub suprafață. Pe măsură ce magma se deplasează spre suprafață, presiunea scăzută permite carbonului să scape sub formă de gaz. Pe Pământ, carbonatul prins este eliberat sub formă de dioxid de carbon, un gaz cu efect de seră care permite planetei noastre să se încălzească prin captarea căldurii de la soare. Cercetările anterioare dezvăluie că lumi precum Marte și Luna pot, de asemenea, să capteze materiale bogate în carbon, precum și alte elemente, și să le elibereze în atmosferă sub formă gazoasă.
Cunoscute și sub numele de pitici roșii, piticii M precum TRAPPIST-1 alcătuiesc cea mai mare populație de stele din galaxie. Unele studii sugerează că trei din patru stele pot fi un pitic M. Stelele cu o durată lungă de viață sunt mai reci și mai slabe decât stelele asemănătoare soarelui, dar sunt, de asemenea, incredibil de active, dărâmându-și planetele în radiații purtate de flăcări și erupții puternice. [Cum se spune tipurile de stele în afară (infografic)]
Temperaturile lor reci pot provoca, de asemenea, probleme în căutarea vieții. Piticii M cu masă scăzută se pot lăuda cu nori și chiar cu vapori de apă în atmosfera lor, la fel ca cele mai mari planete. Aceste molecule pot crea semnale false pentru astronomii care încearcă să studieze atmosfera lumilor care le orbitează.
Pe măsură ce o planetă trece între steaua ei și Pământul, astronomii pot studia lumina care curge prin cerul său pentru a debloca unele dintre misterele atmosferei planetare. Deoarece transportă molecule de apă, piticii M pot face procesul mai dificil; poate fi dificil să se stabilească dacă semnalele care sugerează prezența apei provin de pe planetă sau stea.
"Deoarece steaua are aceste caracteristici, înseamnă că măsurătorile pe care le faceți, nu puteți fi 100% sigur că nu este steaua pe care o măsurați", a spus Wakeford. „Trebuie să poți exclude prezența și efectul pe care stea îl are asupra acestor planete”.
Pentru a ajuta la rezolvarea încurcăturii, Wakeford și colegii ei au dezvoltat o metodă pentru a elimina contaminarea stelară. În primul rând, au efectuat un studiu aprofundat al TRAPPIST-1, care a examinat modul în care temperatura stelei s-a schimbat în diferite locații.
"Steaua în sine este un amestec de trei tipuri diferite de temperaturi", a spus Wakeford. În general, steaua este relativ răcoroasă, cu o treime din ea acoperită în locuri ușor mai calde de 2.726 de grade Celsius (4.940 de grade Fahrenheit). Mai puțin de 3 la sută din stea este acoperită cu puncte extrem de fierbinți la o temperatură de 5.526 C (9.980 F).
Acest lucru se datorează faptului că TRAPPIST-1 este acoperit de pete de stele despre care Wakeford a spus că sunt mai mici și mai slabe decât cele găsite pe soarele nostru.
„Distribuția [petelor] este ca sarea și piperul - este doar localizată peste tot și distribuită uniform”, a spus Wakeford.
Studiind steaua ca planetă individuală în sistemul ei trecut între ea și Pământ, astronomii au putut examina cum s-a schimbat temperatura de la stea.
„Putem folosi planeta de fapt ca o sondă a proprietăților temperaturii stelei”, a spus Wakeford.
Cu aceste informații în mână, astronomii au examinat apoi atmosfera planetei în sine, încrezători că pot da socoteală pentru semnalele moleculare venite de la stea. Au fost în măsură să excludă atmosfera mare, pufoasă de hidrogen din jurul g, care ar fi sugerat să fie mai degrabă un gigant al gazelor decât o lume stâncoasă al cărei aer a fost schimbat prin procese geologice și atmosferice.
"Asta duce cu adevărat la natura terestră a acestei planete", a spus Wakeford.
De asemenea, echipa și-a folosit măsurătorile pentru a calcula raza planetei de 1.124 ori mai mare decât raza Pământului, oferindu-i o densitate chiar sub cea a planetei noastre. Acest lucru se potrivește ferm TRAPPIST-1 g: Este o lume stâncoasă.
Cu șase dintre planete ieșite din cale, astronomii speră să-și îndrepte atenția asupra celui de-al șaptelea și ultimul obiect, TRAPPIST-1 h. Aceștia intenționează să studieze planeta în vara anului 2019.
"Va fi foarte interesant să aplici din nou această metodă, nu numai pentru a vedea din ce face planeta, dar pentru a vedea cum steaua se schimbă și afectează această planetă", a spus Wakeford.
Mai mult, procesul pe care l-au dezvoltat pentru a separa contaminarea cu vapori de apă de TRAPPIST-1 ar putea fi aplicat și observațiilor altor pitici M.
Cercetarea a fost publicată la sfârșitul anului 2018 în Astronomical Journal.
