Helmikuussa 2017 eurooppalaisten tähtitieteilijöiden ryhmä ilmoitti löytäneensä läheisen tähden TRAPPIST-1 kiertävän seitsemän planeetan järjestelmän. Sen lisäksi, että kaikki seitsemän planeettaa olivat kivisiä, lisäetu oli, että kolme niistä kiertää TRAPPIST-1: n asuttavalla alueella. Siitä lähtien on suoritettu useita tutkimuksia sen määrittämiseksi, olisiko jokin näistä planeetoista asuttava vai ei.
Tämän tavoitteen mukaisesti nämä tutkimukset ovat keskittyneet siihen, onko näillä planeetoilla ilmapiiri, niiden koostumukset ja sisätilat. Yhden viimeisimmistä tutkimuksista suoritti kaksi tutkijaa Columbian yliopiston Cool Worlds -laboratoriosta, jotka päättelivät, että yhdellä TRAPPIST-1-planeetoista (TRAPPIST-1e) on suuri rautaydin - löytöllä, jolla voi olla vaikutuksia tämän planeetan asuttavuuteen.
Äskettäin verkossa ilmestyneen tutkimuksen, jonka otsikko oli “TRAPPIST-1e: llä on suuri rautaydin”, suorittivat vastaavasti Columbian yliopiston vanhempi jatko-opiskelija Gabrielle Englemenn-Suissa ja tähtitieteen apulaisprofessori David Kipping. Englemenn-Suissa ja Kipping käyttivät tutkimuksensa hyväksi viimeaikaisia tutkimuksia, jotka ovat asettaneet rajoituksia TRAPPIST-1-planeettojen massoille ja säteille.
Näille ja muille tutkimuksille on ollut hyötyä siitä, että TRAPPIST-1 on seitsemän planeetan järjestelmä, minkä vuoksi se sopii erinomaisesti eksoplanetaattitutkimuksiin. Kuten professori Kipping kertoi Space Magazinelle sähköpostitse:
”Se on upea laboratorio eksoplanetaariselle tieteelle kolmesta syystä. Ensinnäkin järjestelmässä on mahtava seitsemän kauttakulkevaa planeettaa. Kauttakulkujen syvyys määrää kunkin planeetan koon, jotta voimme mitata niiden koon melko tarkasti. Toiseksi planeetat ovat vuorovaikutuksessa painovoimaisesti toistensa kanssa johtaen vaihteluihin kauttakulkuaikoina, ja näitä on käytetty päättelemään kunkin planeetan massat jälleen vaikuttavaan tarkkuuteen. Kolmanneksi, tähti on hyvin pieni ja on myöhäinen M-kääpiö, noin kahdeksasosa Auringon koosta, ja tämä tarkoittaa sitä, että kauttakulkuja esiintyy 8 ^ 2 = 64 kertaa syvemmälle kuin mitä olisi, jos tähti olisi Auringon kokoinen. Joten meillä on täällä paljon asioita, jotka toimivat meidän puolestamme. "
Yhdessä Englemann-Suissa ja Kipping käyttivät TRAPPIST-1-planeettojen massa- ja sädemittauksia päätelläkseen kunkin planeetan vähimmäis- ja maksimisädeosuuden (CRF). Tämä perustui aiemmin suorittamaan tutkimukseen (yhdessä Jingjing Chenin kanssa, Columbian yliopiston tohtorikoulutettava ehdokas ja Cool Worlds Labin jäsen), jossa he kehittivät menetelmäänsä planeetan CRF: n määrittämiseen. Kuten Kipping kuvasi menetelmää:
”Jos tiedät massan ja säteen erittäin tarkasti, kuten TRAPPIST-1-järjestelmä, voit verrata niitä teoreettisen sisärakenteen mallien ennustamiin. Ongelmana on, että nämä mallit käsittävät yleensä mahdolliset neljä kerrosta, raudasydämen, silikaattivaipan, vesikerroksen ja kevyesti haihtuvan vaipan (Maapallolla on vain kaksi ensimmäistä, sen ilmakehän osuus on merkityksetön massan ja säteen suhteen). Joten neljä tuntematonta ja kaksi mitattua määrää on periaatteessa rajoittamaton, ratkaisematon ongelma. ”
Heidän tutkimuksessaan otettiin huomioon myös muiden tutkijoiden aikaisemmat työt, jotka ovat yrittäneet asettaa rajoituksia TRAPPIST-1 -järjestelmän kemialliselle koostumukselle. Näissä tutkimuksissa kirjoittajat olettivat, että planeettojen kemialliset koostumukset olivat yhteydessä tähden koostumukseen, joka voidaan mitata. Englemann-Suissa ja Kipping ottivat kuitenkin "agnostisemman" lähestymistavan ja pohtivat yksinkertaisesti ongelman rajaolosuhteita.
"Sanomme lähinnä, että ottaen huomioon massa ja säde, ei ole malleja, joiden ytimet olisivat pienempiä kuin X, 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 selittäisi sitä toisin. Tässä X vastaa siis sitä, mitä voimme kutsua ytimen vähimmäissäteen osuudeksi. Sitten pelaamme samaa peliä enimmäismäärän saavuttamiseksi. ”
He määrittivät, että kuuden TRAPPIST-1-planeetan ytimen vähimmäiskoko oli käytännössä nolla. Tämä tarkoittaa, että niiden koostumukset voitaisiin selittää ilman, että niillä välttämättä olisi rautaydintä - esimerkiksi puhdas silikaattivaippa voisi olla kaikki mitä siellä on. Mutta TRAPPIST-1e: n tapauksessa he havaitsivat, että sen ytimen on sisällettävä vähintään 50% planeetasta säteellä ja korkeintaan 78%.
Vertaa tätä maahan, jossa raudan ja nikkelin kiinteä sisäydin ja sulan rauta-nikkeliseoksen nestemäinen ulkoydin muodostavat 55% planeetan säteestä. TRAPPIST-1e: n CRF: n ylä- ja alarajan välillä he päättelivät, että siinä on oltava tiheä ydin, joka on todennäköisesti verrattavissa maahan. Tämä havainto voi tarkoittaa, että kaikista TRAPPIST-1-planeetoista e on kaikkein ”maapallonomaisin” ja todennäköisesti suojaava magnetosfääri.
Kuten Kipping totesi, tällä voi olla valtavia vaikutuksia asuttavien eksoplaneettojen metsästykseen, ja se saattaa ajaa TRAPPIST-1e: n luettelon kärkeen:
”Tämä saa minut innostumaan etenkin TRAPPIST-1e: stä. Tuo planeetta on tadia pienempi kuin maa, istuu aivan asutettavissa olevalla vyöhykkeellä ja nyt tiedämme, että sillä on suuri rautaydin kuin maalla. Tiedämme myös, että siinä ei ole kevyttä haihtuvaa kirjekuorta muiden mittausten ansiosta. Lisäksi TRAPPIST-1 näyttää olevan hiljaisempi tähti kuin Proxima, joten olen paljon optimistisempi suhtautumaan TRAPPIST-1e: ään potentiaalisena biosfäärinä kuin Proxima b tällä hetkellä. "
Tämä on varmasti hyvä uutinen viimeaikaisten tutkimusten valossa, joiden mukaan Proxima b ei todennäköisesti ole asuttava. Tähtien välillä säteilevien voimakkaiden soihdosten, jotka voidaan nähdä paljain silmin todennäköisyydellä, että ilmapiiri ja nestemäinen vesi eivät kestä pitkään sen pinnalla, aurinkokuntaamme lähinnä olevaa eksoplaneettaa ei tällä hetkellä pidetä hyvänä ehdokkaana asutettavan maailman löytämiselle. tai maanpäällinen elämä.
Viime vuosina Kipping ja hänen kollegansa ovat myös omistaneet itsensä ja Cool Worlds -laboratorion tutkimaan mahdollisia eksoplaneetteja Proxima Centaurin ympäristössä. Käyttämällä Kanadan avaruusjärjestön MOST-satelliitin mikromuuttuvuutta ja värähtelyä, Kipping ja hänen kollegansa seurasivat Proxima Centauria toukokuussa 2014 ja jälleen toukokuussa 2015 etsiäkseen merkkejä planeettojen kauttakulusta.
Vaikka Proxima b: n löysivät viime kädessä ESOn tähtitieteilijät radiaalinopeuden menetelmää käyttämällä, tämä kampanja oli merkittävä kiinnitettäessä huomiota todennäköisyyteen löytää maanpäällisiä, mahdollisesti asuttavia planeettoja läheisten M-tyypin (punainen kääpiö) tähtijen ympärille. Jatkossa Kipping ja hänen tiiminsä toivottavasti tekevät tutkimuksia Proxima b: stä selvittääkseen, onko sillä ilmapiiri, ja selvittääkseen, mikä sen CRF voisi olla.
Jälleen kerran näyttää siltä, että yksi monista kivisistä planeetoista, jotka kiertävät punaista kääpiötähteä (ja joka on lähempänä maata) saattaa olla vain ensisijainen ehdokas asumiskelpoisuustutkimuksiin! Tulevat tutkimukset, jotka hyötyvät seuraavan sukupolven teleskooppien (kuten James Webbin avaruusteleskooppi) ei epäilemättä paljasta lisää tästä järjestelmästä ja mahdollisista asuttavista maailmoista, joita sillä on.
