Leta 2017 je mednarodna ekipa astronomov objavila pomembno odkritje. Na podlagi dolgoletnih opazovanj so ugotovili, da sistem TRAPPIST-1 (rdeči pritlikavec tipa M, ki se nahaja 40 svetlobnih let od Zemlje) vsebuje nič manj kot sedem kamnitih planetov ! Enako razburljivo je bilo dejstvo, da so bili trije od teh planetov najdeni v bivalnem območju zvezde (HZ) in da je imel sistem na voljo 8 milijard let, da razvije kemijo za življenje.
Hkrati je dejstvo, da ti planeti tesno krožijo okoli zvezde rdeče pritlikave, vzbujalo dvome, da bi ti trije planeti lahko zelo dolgo vzdrževali atmosfero ali tekočo vodo. Po navedbah nove raziskave Mednarodna ekipa astronomov je vse skupaj spustila na sestavo diska naplavin, iz katerega so nastali planeti, in na to, ali so bili kometi v bližini ali ne, da bi nato porazdelili vodo.
Ekipo, odgovorno za to raziskavo, je vodil Sebastian Marino iz Inštitut za astronomijo Maxa Plancka (MPIA) in je vključeval člane z Univerze v Cambridgeu, Univerze v Warwicku, Univerze v Birminghamu, Harvard-Smithsonian centra za astrofiziko (CfA) in MPIA. Študija, ki opisuje njihove ugotovitve, se je pred kratkim pojavila v Mesečna obvestila Kraljevega astronomskega društva .
Glede tega, kako je nastal Osončje, so astronomi splošnega soglasja, da je nastal pred več kot 4,6 milijarde let iz meglice plina, prahu in hlapnih snovi (alias. Nebularna hipoteza ). Ta teorija pravi, da so se ti elementi najprej združili v središču in podvrgli gravitacijski kolaps, da bi ustvarili Sonce. Sčasoma je preostanek materiala okrog Sonca oblikoval disk, ki se je sčasoma kopičil in oblikoval planete.
V zunanjih območjih Osončja so se predmeti, ki so ostali od formacije, naselili v velikem pasu, ki vsebuje velike količine ledeteroidov – sicer znan kot Kuiperjev pas. V skladu s teorijo poznega bombardiranja je bila voda porazdeljena na Zemljo in po celotnem Osončju z neštetimi kometi in ledenimi predmeti, ki so bili izbiti iz tega pasu in jih poslali navznoter.
Če ima sistem TRAPPIST-1 lasten Kuiperjev pas, potem je razumljivo, da je bil vpleten podoben proces. V tem primeru bi gravitacijske motnje povzročile, da bi predmeti izbruhnili iz pasu, ki bi nato potovali proti sedmim planetom, da bi odložili vodo na njihove površine. V kombinaciji s pravimi atmosferskimi razmerami bi lahko imeli trije planeti v zvezdni HZ zadostne količine vode na svojih površinah.
Kot je dr. Marino pojasnil za Universe Today po e-pošti:
»Prisotnost pasu kaže, da ima sistem velik rezervoar hlapnih snovi in vode. Ta rezervoar se običajno nahaja dlje v hladnih območjih sistema, vendar obstajajo različni procesi, ki bi lahko del tega materiala, bogatega z vodo, pripeljali blizu planetov HZ in zagotovili njihovo vsebino. Najti pas kometov je znak, da je rezervoar sploh obstajal.
Pluton in njegove kohorte v z ledeno asteroidi bogatem Kuiperjevem pasu onkraj Neptunove orbite. Zasluge: NASA
Vendar je dr. Marino vključil tudi opozorilo, da odsotnost takšnega pasu okoli zvezd danes ni dokaz, da sistem ne bi imel ustrezne oskrbe z vodo za življenje. V celoti gre za to, da so jih sistemi, ki so imeli tak pas, sprva izgubili po milijardah let evolucije zaradi dinamičnih dogodkov. Možno je tudi, da bi lahko postali prešibki, da bi jih zaznali, saj pasovi sčasoma postanejo manj masivni in svetli.
Pri iskanju znaka ekso-Kuiperjevega pasu okoli sistema TRAPPIST-1 se je ekipa oprla na podatke, ki jih je zbral Atacama veliko milimetrsko/submilimetrsko polje (ALMA). Ta niz je znan po svoji sposobnosti zaznavanja predmetov, ki oddajajo elektromagnetno sevanje med infrardečo in radijsko valovno dolžino z visoko stopnjo občutljivosti.
To omogoča ALMA vizualizacijo prašnih zrn in hlapnih elementov (kot je ogljikov monoksid), ki so značilni za pasove odpadkov. Ti so na splošno prešibki, da bi jih videli v vidni svetlobi, vendar oddajajo toplotno sevanje zaradi toplote, ki jo absorbirajo iz svoje zvezde. Kljub občutljivosti ALMA ekipa ni našla dokazov o ekso-Kuiperjevem pasu okoli TRAPPIST-1.
'Na žalost tega nismo zaznali okoli TRAPPIST-1, vendar so nam naše zgornje meje omogočile, da izključimo, da je imel sistem sprva ogromen pas velikih kometov na razdalji, podobni Kuiperjevemu pasu,' je dejal dr. Marino. 'Mogoče pa je, da je sistem res nastal s takšnim pasom, vendar ga je popolnoma motila dinamična nestabilnost v sistemu.'
Trije planeti TRAPPIST-1 – TRAPPIST-1e, f in g – prebivajo v tako imenovanem 'naseljivem območju' svoje zvezde. CreditL NASA/JPL
Nadalje sklepajo, da bi se sistem TRAPPIST-1 lahko rodil s planetarnim diskom, ki je bil manjši od 40 AU v polmeru in je imel manj kot 20 zemeljskih mas vrednih materialov. Poleg tega teoretizirajo, da se je večina prašnih zrn na disku verjetno prenesla navznoter in uporabila za oblikovanje sedmih planetov, ki sestavljajo planetarni sistem.
Dr. Marino in njegovi sodelavci so uporabili svojo kodo za modeliranje tudi za preučevanje arhivskih podatkov ALMA o Proksimi Centauri in njenem sistemu eksoplanetov – ki vključujejo kamnite in potencialno bivalne Naslednji b in na novo najdeno super Zemljo Naslednji c . Leta 2017 so bili podatki ALMA uporabljeni za potrditev obstoja a pas za hladen prah in naplavine tam, kar je bilo videti kot možen znak, da ima zvezda več eksoplanetov.
Tudi tukaj so njihovi rezultati pokazali le zgornje meje emisije plina in prahu, kar bi pomenilo, da je mladi disk Proxima Centauri približno desetino tako masiven kot tisti, ki je tvoril naš sončni sistem. Kot je pojasnil dr. Marino, ta študija sproža več vprašanj o zvezdnih sistemih z nizko maso:
'Če bi še naprej ugotavljali, da tovrstni sistemi nimajo masivnih kometnih pasov, bi to lahko pomenilo, da je bil ves material, uporabljen za oblikovanje teh kometov, uporabljen za oblikovanje in približevanje planetov. Zelo negotovo je, kaj to pomeni za sestavo teh planetov, saj je res odvisno od tega, kje in kako so ti planeti nastali. Naj poudarim, to vrsto pasov najdemo okoli ~20% bližnjih zvezd, ki so podobne Soncu ali masivne/svetlejše. Okoli zvezd z nizko maso je bilo to veliko bolj zahtevno in poznamo le nekaj pasov okoli zvezd M.'
Umetnikova ilustracija sistema Proxima Centauri. Proxima b na levi, medtem ko je Proxima C na desni. Zasluge: Lorenzo Santinelli
To je lahko posledica določenih pristranskosti, ki olajšajo odkrivanje toplejših pasov okoli svetlejših zvezd kot hladnih pasov okoli zvezd tipa M, dodaja dr. Marino. Lahko je tudi posledica neke bistvene razlike med arhitekturo planetarnih sistemov okoli zvezd, podobnih Soncu (tipa G ali svetlejše) in tistih, ki krožijo okoli rdečih pritlikavk.
Skratka, ti rezultati puščajo vprašanje, kako zgodnja je bila voda transportirana po zvezdnih sistemih tipa M, skrivnost. Hkrati so dr. Marina in njegove sodelavce spodbudili, da svoje tehnike uporabijo na mlajših in bližjih zvezdnih sistemih, da bi izboljšali svoje modele in povečali verjetnost zaznav.
Ta prizadevanja bodo imela koristi tudi od novih vesoljskih in zemeljskih teleskopov, ki bodo na voljo v prihodnjih letih. 'Pričakuje se, da bodo nekateri teleskopi naslednje generacije bolj občutljivi in tako zaznajo te pasove, če so res tam, vendar ne dovolj svetli, da bi jih zaznali s trenutnimi teleskopi,' je dejal dr. Marino.
Tako kot pri drugih odkritjih tudi ti rezultati kažejo, kako so študije eksoplanetov naredile prehod iz procesa odkrivanja v proces karakterizacije. Z izboljšavami v instrumentaciji in metodologiji začenjamo videti, kako raznolike in drugačne so lahko druge vrste zvezdnih sistemov od naših.