У лютому 2017 року світ вразив, коли астрономи, використовуючи дані телескопа TRAPPIST у Чилі та космічний телескоп Спітцер, визначили систему із семи скельних екзопланет у системі TRAPPIST-1. Як би це було недостатньо обнадійливим для любителів екзопланет, також було зазначено, що три з семи планет орбітували в зоні навколозіркового середовища проживання зірок (т.к. «Золота Золота»).
З цього часу ця система була в центрі значних досліджень та подальших досліджень, щоб визначити, чи може будь-яка з її планет бути придатною для проживання. Властивим цим дослідженням було питання, чи є планети рідкою водою на своїх поверхнях. Але згідно з новим дослідженням групи американських астрономів, у планет TRAPPIST насправді може бути занадто багато води, щоб підтримувати життя.
Дослідження під назвою "Внутрішня міграція планет TRAPPIST-1 як виведена із багатих водою композицій" нещодавно з'явилася в журналі Природа Астрономія. Дослідженням керував Кайман Т. Унтерборн, геолог Школи землекористування та космосу (SESE), до якого ввійшли Стівен Дж. Деш, Алехандро Лоренцо (також з СЕСЕ) та Наталі Р. Гінкель - астрофізики з університету Вандербільта , Нашвілл.
Як зазначалося, було проведено багато досліджень, які намагалися визначити, чи може будь-яка з планет TRAPPIST-1 бути придатною для проживання. І хоча деякі підкреслюють, що вони не зможуть довго утримувати свою атмосферу через те, що вони обертаються на орбіті зірки, яка є змінною і схильною до спалаху (як і всі червоні карлики), інші дослідження виявили докази того, що система може бути багатим водою і ідеально підходить для заміни життя.
Для свого дослідження команда використовувала дані попередніх опитувань, які намагалися встановити обмеження на масу та діаметр планет TRAPPIST-1, щоб обчислити їх щільність. Значна частина цього походить із набору даних під назвою Каталог Гіпатії (розроблений автором Гінкеля), який об'єднує дані понад 150 літературних джерел для визначення зоряного достатку зірок поблизу нашого Сонця.
Використовуючи ці дані, команда побудувала моделі композиції з масовим радіусом для визначення летючого вмісту кожної з планет TRAPPIST-1. Вони помітили, що планети TRAPPIST традиційно легкі для скелястих тіл, що свідчить про високий вміст летючих елементів (наприклад, води). У подібних світах низької щільності, як вважається, летучий компонент має форму атмосферних газів.
Але, як пояснив Ненароджений у недавній статті новин про SESE, планети TRAPPIST-1 - це інша справа:
“Планети TRAPPIST-1 мають занадто малу масу, щоб утримувати достатню кількість газу для заповнення дефіциту щільності. Навіть якби вони змогли затримати газ, кількість, необхідна для заповнення дефіциту щільності, зробила б планету набагато гнучкішою, ніж ми бачимо ».
Через це Unterborn та його колеги визначили, що компонентом низької щільності в цій планетарній системі повинна бути вода. Щоб визначити, скільки води було, команда використовувала унікальний програмний пакет, розроблений під назвою ExoPlex. Це програмне забезпечення використовує найсучасніші калькулятори фізики мінералів, які дозволили команді поєднати всю наявну інформацію про систему TRAPPIST-1 - не лише масу та радіус окремих планет.
Вони виявили, що внутрішні планети (б і c) були "більш сухими" - мали менше 15% води за масою - в той час як зовнішні планети (f і г) мав понад 50% води по масі. Для порівняння, Земля має лише 0,02% води за масою, що означає, що ці світи мають еквівалент сотням океанів розміром із Землею. В основному це означає, що на планетах TRAPPIST-1 може бути занадто багато води, щоб підтримувати життя. Як пояснив Гінкель:
"Ми зазвичай думаємо, що рідка вода на планеті є способом розпочати життя, оскільки життя, як ми це знаємо на Землі, складається в основному з води і вимагає, щоб вона жила. Однак планета, яка є водним світом, або планета, яка не має поверхні над водою, не має важливих геохімічних чи елементарних циклів, які абсолютно необхідні для життя ".
Ці висновки не є добрими для тих, хто вважає, що зірки типу М - це найімовірніше місце для існування планет в нашій галактиці. Не тільки червоні карлики - найпоширеніший тип зірки у Всесвіті, на них припадає лише 75% зірок у Галактиці Чумацького Шляху, у кількох, що відносно близькі до нашої Сонячної системи, було встановлено, що одна або декілька скелястих планет навколо них.
Крім TRAPPIST-1, до них належать супер-Землі, виявлені навколо LHS 1140 та GJ 625, три скелясті планети, виявлені навколо Gliese 667, і Proxima b - найближча екзопланета до нашої Сонячної системи. Крім того, опитування, проведене за допомогою спектрографа HARPS в обсерваторії Ла-Сілла ESO в 2012 році, показало, що в Чумацькому Шляху на орбіті можуть знаходитися мільярди скелястих планет, що орбітують в межах мешканців зон червоних карликових зірок.
На жаль, ці останні висновки свідчать про те, що планети системи TRAPPIST-1 не сприятливі для життя. Більше того, їм, мабуть, не вистачить життя для виробництва біосигнатур, які б були помітні в їх атмосфері. Крім того, команда також зробила висновок, що планети TRAPPIST-1, мабуть, сформували батька подалі від своєї зірки і з часом мігрували всередину.
Це грунтувалося на тому, що багаті льодом планети TRAPPIST-1 були набагато ближче до відповідної "крижини" своєї зірки, ніж суші. У будь-якій Сонячній системі планети, що лежать в межах цієї лінії, стануть більш стійкими, оскільки їх вода буде випаровуватися або конденсуватися, утворюючи океани на їх поверхнях (за наявності достатньої атмосфери). Поза цією лінією вода прийме форму льоду і може утворюватися на планетах.
Зі своїх аналізів команда визначила, що планети TRAPPIST-1, мабуть, утворилися за льодовою лінією та перемістилися до своєї зірки-господаря, щоб прийняти поточну орбіту. Однак, як відомо, що зірки типу М (червоний карлик) є найяскравішими після першої форми і тьмяніють з часом, лінія льоду також змістилася б всередину. Як пояснив співавтор Стівен Деш, від того, наскільки мігруватимуть планети, залежатиме, коли вони сформувалися.
"Чим раніше планети утворилися, тим далі від зірки вони мали формуватися, щоб мати стільки льоду", - сказав він. Грунтуючись на тому, скільки часу потрібно для формування скелястих планет, команда підрахувала, що планети, мабуть, спочатку були вдвічі від своєї зірки, ніж зараз. Хоча є й інші вказівки на те, що планети в цій системі мігрували з часом, це дослідження є першим для кількісного визначення міграції та використання даних про склад для її показу.
Це дослідження не вперше вказує на те, що планети, що обертаються навколо червоних карликових зірок, насправді можуть бути «водними світами», що означатиме, що скелясті планети з материками на їх поверхнях є досить рідкісною річчю. У той же час були проведені інші дослідження, які свідчать про те, що такі планети, ймовірно, важко затримаються на своїй атмосфері, що свідчить про те, що вони не залишаться водними світами дуже довго.
Однак, поки ми не зможемо краще ознайомитись із цими планетами - що стане можливим із застосуванням інструментів наступного покоління (як, наприклад, Космічний телескоп James Webb) - нас змусять теоретизувати про те, що ми не знаємо, на основі того, що ми робимо. Повільно дізнавшись більше про ці та інші екзопланети, наша здатність визначати, де нам слід шукати життя поза нашою Сонячною системою, буде удосконалена.
