Σε Φεβρουάριος 2017 , η επιστημονική κοινότητα χάρηκε καθώς η NASA ανακοίνωσε ότι ένα κοντινό αστέρι (TRAPPIST-1) είχε ένα σύστημα όχι λιγότερο από επτά βραχώδεις πλανήτες! Από εκείνη την εποχή, οι αστρονόμοι έχουν πραγματοποιήσει κάθε είδους παρακολούθηση και μελέτες με την ελπίδα να μάθουν περισσότερα για αυτούς τους εξωπλανήτες. Συγκεκριμένα, προσπάθησαν να μάθουν εάν κάποιος από τους πλανήτες βρίσκεται στα αστέρια Κατοικίσιμη Ζώνη (HZ) θα μπορούσε πραγματικά να είναι κατοικήσιμο.
Πολλές από αυτές τις μελέτες έχουν ασχοληθεί με το εάν οι πλανήτες TRAPPIST-1 έχουν ή όχι αρκετό νερό στις επιφάνειές τους. Αλλά εξίσου σημαντικό είναι το ερώτημα εάν υπάρχουν ή όχι βιώσιμες ατμόσφαιρες. Σε ένα πρόσφατη μελέτη που παρέχει μια επισκόπηση όλων των μέχρι σήμερα παρατηρήσεων σε πλανήτες TRAPPIST-1, μια ομάδα διαπίστωσε ότι ανάλογα με τον εν λόγω πλανήτη, είναι πιθανό να έχουν καλές ατμόσφαιρες, αν υπάρχουν καθόλου.
Η μελέτη, η οποία δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο περιοδικόΚριτικές Διαστημικής Επιστήμης, διεξήχθη από μια διεθνή ομάδα ερευνητών από το Αστρονομικό Αστεροσκοπείο της Γενεύης (GAO), το Πανεπιστήμιο της Βέρνης, το Εργαστήριο Αστροφυσικής του Μπορντό (ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ), το Ερευνητική Ομάδα Αστροφυσικής στο Imperial College του Λονδίνου και το Εργαστήριο Ατμοσφαιρικής και Διαστημικής Φυσικής (LASP) στο Πανεπιστήμιο του Κολοράντο.
Αρχικά, μια ομάδα αστρονόμων από το Πανεπιστήμιο της Λιέγης, στο Βέλγιο, εντόπισε τρεις από τους εξωπλανήτες του συστήματος χρησιμοποιώντας Φασματοσκοπία διέλευσης (γνωστός και ως η μέθοδος διέλευσης). Για αυτή τη μέθοδο, οι αστρονόμοι παρακολουθούν τα αστέρια για βυθίσεις στη φωτεινότητά τους, οι οποίες είναι το αποτέλεσμα πλανητών που περνούν μπροστά από το αστέρι (γνωστός και ως διέλευση) σε σχέση με τον παρατηρητή.
Το σύστημα ονομάστηκε TRAPPIST-1 προς τιμήν του οργάνου που χρησιμοποιήθηκε για την ανίχνευσή τους, το οποίο ήταν το Μικρό τηλεσκόπιο διερχόμενων πλανητών και πλανητομικρών (TRAPPIST) που βρίσκεται στο ESO’s Η έδρα του Παρατηρητηρίου σε κοκκινοπίπερο και το Αστεροσκοπείο Oukaïmeden στο Μαρόκο. Τον Φεβρουάριο του 2017, επιβεβαιώθηκε η ύπαρξη τεσσάρων ακόμη εξωπλανητών, καθώς και το γεγονός ότι τρεις ήταν σε τροχιά με το HZ του άστρου.
Από τότε, το σύστημα TRAPPIST-1 θεωρείται εξαιρετικός υποψήφιος από τους αστρονόμους για έρευνα εξωπλανητών. Υπάρχουν διάφοροι λόγοι για αυτό, τους οποίους ο Martin Turbet (μεταδιδακτορικός ερευνητής στο GAO και ο κύριος συγγραφέας της μελέτης) εξήγησε στο Universe Today μέσω email:
«Το σύστημα TRAPPIST-1 είναι πολύ κατάλληλο για μελέτες κατοικησιμότητας επειδή είναι το πλανητικό σύστημα που αποτελείται από δυνητικά κατοικήσιμους εξωπλανήτες που είναι πιο εύκολο να παρατηρηθεί και επομένως να χαρακτηριστεί με τηλεσκόπια. Αυτό οφείλεται κυρίως στο γεγονός ότι (1) το σύστημα TRAPPIST-1 είναι πολύ κοντά (39 έτη φωτός από εμάς), (ii) οι πλανήτες διέρχονται (συχνά) μπροστά από το αστέρι τους και (iii) το άστρο υποδοχής Ο TRAPPIST-1 είναι ένας εξαιρετικά ψυχρός νάνος με εξαιρετικά μικρή ακτίνα».
Εν ολίγοις, το να έχεις επτά εξωπλανήτες γύρω από ένα αστέρι σημαίνει ότι θα υπάρχουν πολλές ευκαιρίες να τους εντοπίσεις να κάνουν διελεύσεις μπροστά από το αστέρι. Σε αυτές τις περιπτώσεις, οι αστρονόμοι είναι σε θέση να συγκεντρώσουν φάσματα από τον πλανήτη καθώς το φως από το αστέρι περνά γύρω από τον πλανήτη και μέσα από την ατμόσφαιρά του (μια διαδικασία γνωστή ως φασματοσκοπία μετάδοσης ). Οι επιστήμονες μπορούν στη συνέχεια να εξετάσουν αυτά τα δεδομένα για να προσδιορίσουν ποια χημικά στοιχεία υπάρχουν.
Επειδή το TRAPPIST-1 είναι ένα αστέρι τύπου Μ (ερυθρός νάνος) – το οποίο είναι χαμηλό σε μάζα, ψυχρό και σχετικά αμυδρό σε σύγκριση με άλλους τύπους άστρων – οι βυθίσεις στη φωτεινότητα που προκαλούνται από τις πλανητικές διελεύσεις είναι συγκριτικά μεγάλες. Αυτή η ιδιότητα καθιστά πολύ πιο εύκολη την εκτέλεση της τεχνικής φασματοσκοπίας μετάδοσης για οποιουσδήποτε βραχώδεις πλανήτες σε τροχιά, κάτι που ισχύει και για τους επτά πλανήτες του συστήματος TRAPPIST-1.
Ωστόσο, δεν είναι όλες οι έρευνες που έχουν διεξαχθεί μέχρι τώρα πολύ ενθαρρυντικές. Στην πραγματικότητα, έχουν διεξαχθεί πολλαπλές μελέτες που έδειξαν ότι για ορισμένους από τους πλανήτες TRAPPIST-1, το νερό μπορεί να αποτελεί μεγάλο μέρος της μάζας τους (κάνοντάς τα» υδάτινους κόσμους '). Επιπλέον, υπάρχει η φύση των κόκκινων νάνων αστεριών, τα οποία είναι επιρρεπή σε εξάρσεις που θα μπορούσαν να προκαλέσουν όλεθρο στην ατμόσφαιρα των πλανητών τους.
Ωστόσο, άλλες μελέτες έχουν βρει ότι οι εξωπλανήτες που βρίσκονται σε τροχιά γύρω από τους κόκκινους νάνους θα μπορούσαν να εξακολουθούν να είναι κατοικήσιμοι εφόσον έχουν επαρκή ατμόσφαιρα και κάλυψη νεφών για να αντιμετωπίσουν την ακτινοβολία. Για να εκτιμήσουν την πιθανότητα ότι οι πλανήτες TRAPPIST-1 είχαν τέτοιες ατμόσφαιρες, ο Turbet και οι συνεργάτες του εξέτασαν όλα τα δεδομένα που έχουν ληφθεί στο σύστημα TRAPPIST-1 μέχρι σήμερα.
Η εντύπωση του καλλιτέχνη δείχνει αρκετούς από τους πλανήτες να περιφέρονται γύρω από το εξαιρετικά ψυχρό αστέρι κόκκινο νάνο TRAPPIST-1. Πίστωση: ESO/M. Kornmesser
Αυτό περιλαμβάνει παρατηρήσεις διέλευσης των πλανητών, καθώς και μετρήσεις πυκνότητας, φασματοσκοπία μετάδοσης, το περιβάλλον ακτινοβολίας του συστήματος, θεωρίες για τον σχηματισμό και τη μετανάστευση των πλανητών, την τροχιακή σταθερότητα των πλανητών, τη μοντελοποίηση του κλίματος και μοντέλα που εξετάζουν πόσο αέριο χάνουν οι πλανήτες χώρος (γνωστός και ως μοντέλα διαφυγής).
Εξετάσαμε όλες τις υπάρχουσες εργασίες σχετικά με το θέμα, από παρατηρήσεις με τα καλύτερα διαθέσιμα τηλεσκόπια (διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble, διαστημικό τηλεσκόπιο Spitzer, Very Large Telescope, κ.λπ.) έως τα πιο εξελιγμένα θεωρητικά μοντέλα, όπως τα τρισδιάστατα αριθμητικά μοντέλα κλίματος. είπε ο Turbet.
Αυτό που βρήκαν ήταν μάλλον ενθαρρυντικό. Για αρχή, μπόρεσαν να προσδιορίσουν ότι οι περισσότεροι από τους πλανήτες TRAPPIST-1 δεν είχαν ατμόσφαιρες χαμηλού μοριακού βάρους χωρίς σύννεφα – παρόμοια με αυτή που ήταν η αρχέγονη ατμόσφαιρα της Γης. Δεύτερον, βρήκαν πειστικές αποδείξεις ότι αυτοί οι πλανήτες που είχαν ατμόσφαιρες πιθανότατα αποτελούνταν από στοιχεία που έχουν υψηλότερα ατομικά βάρη. Ή όπως συνόψισε ο Turbet:
«Καθορίσαμε ότι οι επτά πλανήτες TRAPPIST-1 είναι απίθανο να έχουν ατμόσφαιρες που κυριαρχούν το υδρογόνο. Προτείναμε επίσης ότι οι ατμόσφαιρες (εάν υπάρχουν) των πλανητών TRAPPIST-1 είναι πιο πιθανό να κυριαρχούν το διοξείδιο του άνθρακα, το οξυγόνο ή το νερό».
Απεικόνιση που δείχνει την πιθανή επιφάνεια του TRAPPIST-1f, ενός από τους πλανήτες που ανακαλύφθηκαν πρόσφατα στο σύστημα TRAPPIST-1. Πιστώσεις: NASA/JPL-Caltech
Με άλλα λόγια, από τους επτά πλανήτες TRAPPIST-1, αυτοί που έχουν ατμόσφαιρες είναι πιθανό να έχουν εκείνο το είδος που είναι ευνοϊκό για τη ζωή (τουλάχιστον, όπως το ξέρουμε). Αυτό σημαίνει διοξείδιο του άνθρακα, βασικός σταθεροποιητής του κλίματος και απαραίτητος για φωτοσυνθετικούς οργανισμούς, αέριο οξυγόνο, άζωτο και πτητικά στοιχεία όπως το νερό. Περιλαμβάνει επίσης νεφοκάλυψη, η οποία δεν είναι μόνο ένδειξη νερού, αλλά παρέχει προστασία από την αστρική ακτινοβολία.
Δυστυχώς, ο Turbet και οι συνεργάτες του δεν μπορούν να πουν με σιγουριά ότι οι πλανήτες TRAPPIST-1 έχουν ατμόσφαιρες με όλα αυτά τα στοιχεία. Αυτή η μελέτη, ωστόσο, θέτει περιορισμούς σε αυτή τη δυνατότητα με βάση τα όσα γνωρίζουμε για το σύστημα μέχρι στιγμής. Στο τέλος, γνωρίζοντας εάν κάποιος από τους εξωπλανήτες σε αυτό το σύστημα είναι κατοικήσιμος, θα πρέπει να περιμένει τα τηλεσκόπια επόμενης γενιάς. Όπως είπε ο Turbet:
«Οι αποστολές επόμενης γενιάς –ιδιαίτερα το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb και οι επίγειοι φασματογράφοι κοντά στο υπέρυθρο– θα έχουν τη δύναμη να ανιχνεύουν «βαριά» μόρια όπως το διοξείδιο του άνθρακα, το οξυγόνο, το μεθάνιο κ.λπ. δυνατότητα να προσδιοριστεί εάν οι πλανήτες TRAPPIST-1 έχουν ή όχι ατμόσφαιρες, και αν ναι, από τι αποτελούνται».
Το JWST έχει προγραμματιστεί να ξεκινήσει το επόμενο έτος, ενώ τα επίγεια τηλεσκόπια που είναι εξοπλισμένα με φασματογράφους επόμενης γενιάς αναμένεται να κυκλοφορήσουν στο διαδίκτυο καθ' όλη τη διάρκεια αυτής της δεκαετίας. Με αυτά και ακόμη πιο ισχυρά όργανα που σχεδιάζονται για το μέλλον, οι αστρονόμοι αναμένουν να μάθουν επιτέλους με βεβαιότητα εάν υπάρχει ζωή πέρα από τη Γη στη γωνιά μας του γαλαξία!
Περαιτέρω ανάγνωση: arXiv