Pierwsze badania atmosfer planet skalistych krążących wokół TRAPPIST-1

dnia 21/07/2016
Wizja artystyczna dwóch planet przechodzących na tle tarczy czerwonego karła w układzie TRAPPIST-1. Źródło: NASA, ESA i STScI

Wizja artystyczna dwóch planet przechodzących na tle tarczy czerwonego karła w układzie TRAPPIST-1. Źródło: NASA, ESA i STScI

2 maja 2016 roku naukowcy z MIT, University of Liege i innych ośrodków naukowych ogłosili, że odkryli układ planetarny zaledwie 40 lat świetlnych od Ziemi, w którym znajdują się trzy potencjalnie sprzyjające powstaniu życia planety o rozmiarach Ziemi. Bazując na rozmiarach i temperaturze panującej na tych planetach naukowcy ustalili, że na niektórych obszarach powierzchni każdej z planet mogą panować warunki sprzyjające powstaniu życia.


O odkryciu planet wokół TRAPPIST-1 pisaliśmy już tutaj:

Natomiast rozmowę z Michaelem Gillonem z zespołu odpowiedzialnego za odkrycie przeprowadziłem tutaj:


Teraz w artykule opublikowanym dzisiaj w periodyku Nature ta sama grupa naukowcach donosi, że dwie wewnętrzne planety tego układu są planetami skalistymi a nie gazowymi. Odkrycie to wzmacnia prawdopodobieństwo tego, że są to faktycznie planety sprzyjające powstaniu życia. Naukowcy określili także, że atmosfery obu planet prawdopodobnie nie są duże i rzadkie tak jak w przypadku Jowisza, a zwarte, podobne do atmosfer Ziemi, Wenus i Marsa.

Naukowcy kierowani przez pierwszego autora artykułu Juliena de Wita z MIT doszli do tych wniosków po przeprowadzeniu wstępnej analizy atmosfer tych planet zaledwie na kilka dni przed ogłoszeniem odkrycia układu planetarnego.

4 maja br. zespół skierował Kosmiczny Teleskop Hubble’a na gwiazdę macierzystą tego układu planetarnego – TRAPPIST-1, aby zaobserwować rzadkie zjawisko: podwójny tranzyt, moment w którym dwie planet niemal jednocześnie przechodzą na tle tarczy swojej gwiazdy macierzystej. Badacze ustalili, że dojdzie do tranzytu zaledwie dwa tygodnie przed zdarzeniem dzięki nowym oszacowaniom konfiguracji orbitalnej planet wykonanym na podstawie danych z Kosmicznego Teleskopu Spitzer, który już wtedy obserwował układ TRAPPIST-1.

„Pomyśleliśmy, że może warto zobaczyć czy ludzie od Hubble’a przyznaliby nam trochę czasu obserwacyjnego, więc napisaliśmy propozycję w mniej niż 24 godziny, wysłaliśmy i została ona natychmiast rozpatrzona,” mówi de Wit. „Dzięki temu po raz pierwszy mamy widmowe obserwacje podwójnego tranzytu, które pozwalają nam uzyskać informacje o atmosferach obu planet jednocześnie.”

Korzystając z teleskopu Hubble’a zespół uzyskał połączone widma transmisyjne planet TRAPPIST-1b i c, gdy najpierw jedna, a następnie druga planeta przeszła na tle tarczy gwiazdy można było zmierzyć zmiany w długości fali gdy dochodziło do pierwszego i do drugiego spadku jasności gwiazdy spowodowanego tranzytem.

„Dane okazały się idealne, absolutnie rewelacyjne. Nie mogliśmy oczekiwać lepszego zestawu danych,” mówi de Wit. „Zdecydowanie moc była z nami.”

Spadki jasności gwiazdy obserwowano w bardzo wąskim zakresie długości fali. W tym zakresie spadek jasności był stosunkowo równomierny. Gdyby spadki jasności były różne oznaczałoby to, że planety charakteryzują się lekkimi, dużymi i rozdętymi atmosferami podobnymi do atmosfery Jowisza.

Jednak w tym przypadku tak nie jest. Wręcz przeciwnie, dane wskazują, że obie planety posiadają zwarte atmosfery podobne do tych charakteryzujących Ziemię, Wenus i Marsa.

„Teraz możemy już powiedzieć, że to są planety skaliste. Teraz powstaje pytanie: jakiego rodzaju są ich atmosfery?” mówi de Wit. „Możliwe scenariusze obejmują atmosfery podobne do wenusjańskiej, gdzie atmosfera jest zdominowana przez dwutlenek węgla, lub podobne do ziemskiej, z ciężkimi chmurami, lub nawet podobne do marsjańskiej – z ubogą atmosferą. Następnym krokiem będzie przeanalizowanie tych możliwości w przypadku tych planet skalistych.”

Naukowcy pracują teraz nad pozyskaniem większej liczby teleskopów na Ziemi do badania tego układu planetarnego oraz do odkrywania podobnych układów. Gwiazda macierzysta układu TRAPPIST-1 to tzw. ultra-chłodny karzeł, typ gwiazdy dużo chłodniejszej od Słońca, emitującej promieniowanie w podczerwieni, a nie w zakresie widzialnym.

Współpracownicy de Wita z University of Liege wpadli na pomysł poszukiwania planet wokół takich gwiazd, ponieważ świecą one dużo słabiej niż typowe gwiazdy, i ich blask nie tłumi sygnału pochodzącego od samych planet.

Naukowcy odkryli układ planetarny TRAPPIST-1 za pomocą teleskopu TRAPPIST (TRAnsiting Planets and PlanetesImals Small Telescope), nowego rodzaju teleskopu naziemnego zaprojektowanego do wykonywania przeglądów nieba w podczerwieni. TRAPPIST zbudowany został jako 60-centymetrowy prototyp przeznaczony do monitorowania 70 najjaśniejszych  karłów nieba południowego. Teraz badacze doprowadzili do powstania konsorcjum o nazwie SPECULOOS (Search for habitable Planets Exlipsing ULtra-cOOl Stars), w ramach którego budują cztery większe wersje teleskopu w Chile, przeznaczone do obserwowania najjaśniejszych ultra-chłodnych karłów nieba południowego. Badacze próbują także zebrać środki na budowę teleskopów na półkuli północnej.

„Każdy teleskop to koszt około 400 000 dolarów,” mówi de Wit.

Jeżeli naukowcy będą mogli zwrócić w kierunku nieba więcej teleskopów takich jak TRAPPIST, będą one mogły służyć za stosunkowo tanie „narzędzia do wstępnej selekcji obiektów do obserwacji.” To znaczy, że naukowcy będą mogli wykorzystać je do identyfikowania kandydatów na planety, które mogą posiadać warunki sprzyjające powstawaniu na nich życia, i w ten sposób decydować, które obiekty należy obserwować bardziej szczegółowo teleskopami takimi jak Hubble czy JWST.

„Dzięki obserwacjom za pomocą teleskopów takich jak Hubble czy JWST, nie tylko będziemy wiedzieli jakiego rodzaju atmosfery występują na planetach takich jak TRAPPIST-1b lub c, lecz także co znajduje się w tych atmosferach,” mówi de Wit. „To bardzo ekscytujące.”

Źródło: MIT

Dodaj komentarz