Ultrachłodny karzeł i jego siedem planet

Astronomowie odkryli system składający się z siedmiu planet rozmiarami przypominających Ziemię zaledwie 40 lat świetlnych od nas. Tranzyty wszystkich sześciu planet na tle tarczy ich gwiazdy macierzystej TRAPPIST-1 zaobserwowano za pomocą teleskopów kosmicznych jak i naziemnych takich jak chociażby Bardzo Duży Teleskop (VLT). Według artykułu, który opublikowano dzisiaj w periodyku Nature, trzy z tych planet krąży w ekosferze, a na ich powierzchni mogą znajdować się oceany ciekłej wody, co automatycznie sprawia, że mogą one być przyjazne dla życia. Omawiany układ planetarny charakteryzuje się jak dotąd największą liczbą planet podobnych do Ziemi i największą liczbą planet, na których powierzchni mogą znajdować się zbiorniki ciekłej wody.

Porównanie orbit planet układu TRAPPIST-1 z orbitami planet Układu Słonecznego

Astronomowie korzystający z teleskopu TRAPPIST-South w Obserwatorium La Silla, Bardzo Dużego Teleskopu (VLT) w Paranal, Kosmicznego Teleskopu Spitzer oraz innych teleskopów na całym świecie potwierdzili obecność co najmniej siedmiu małych planet na orbicie wokół chłodnego czerwonego karła TRAPPIST-1. Wszystkie planety – nazwane TRAPPIST-1b, c, d, e, f, g i h mają rozmiary podobne do rozmiarów Ziemi.

Porównanie orbit planet TRAPPIST-1, z orbitami w układzie księżyców Jowisza i planet Układu Słonecznego

Spadki jasności gwiazdy macierzystej spowodowane tranzytem każdej z siedmiu planet pozwoliły astronomom na oszacowanie rozmiarów, składu chemicznego i parametrów orbitalnych wszystkich planet. Co więcej, okazało się, że co najmniej sześć planet wewnętrznych rozmiarami i temperaturą na powierzchni przypomina Ziemię.

Porównanie rozmiarów planet TRAPPIST-1 z obiektami Układu Słonecznego

Główny autor artykułu Michael Gillon z Instytutu STAR na Uniwersytecie w Liege w Belgii jest zachwycony odkryciem: To wprost niesamowity układ planetarny – nie tylko dlatego, że znaleźliśmy w nim tak wiele planet, lecz także dlatego, że są one tak zaskakująco podobne do Ziemi!

TRAPPIST-1 to gwiazda bardzo mała jak na gwiazdę – jej masa stanowi zaledwie 8% masy Słońca – jest też niewiele większa od Jowisza i choć znajduje się stosunkowo blisko w Gwiazdozbiorze Wodnika, to świeci bardzo słabo. Astronomowie oczekiwali, że takie gwiazdy karłowate mogą być domem dla planet typu ziemskiego krążących po bardzo ciasnych orbitach, co sprawia, że są one obiecującymi celami badań dla naukowców poszukujących życia pozaziemskiego. TRAPPIST-1 to pierwszy taki system, który udało się odkryć.


Przeczytaj wywiad z Michaelem Gillonem przeprowadzony przez Puls Kosmosu w ubiegłym roku:

Rozmowy PK: Michael Gillon – odkrywca trzech planet wokół TRAPPIST-1


 

Współautor artykułu Amaury Triaud dodaje:  Ilość energii emitowana przez karła takiego jak TRAPPIST-1 jest dużo mniejsza niż w przypadku Słońca. Aby krążące wokół niej planety miały szansę na wodę w stanie ciekłym na powierzchni, musiałyby krążyć znacznie bliżej swojej gwiazdy niż planety Układu Słonecznego. Na szczęście, TRAPPIST-1 wydaje się być właśnie takim ciasnym układem!

Krzywa zmian blasku ultrachłodnego karła TRAPPIST-1

Zespół ustalił, że wszystkie planety w tym układzie pod względem wielkości są podobne do Ziemi i do Wenus, lub nieznacznie mniejsze. Pomiary gęstości wskazują, że co najmniej sześć wewnętrznych planet to planety skaliste.

Orbity siedmiu planet krążących wokół TRAPPIST-1

Orbity planet  są niewiele więkse od orbit księżyców galileuszowych Jowisza i dużo mniejsze od rozmiarów orbity Merkurego wokół Słońca. Niemniej jednak niewielkie rozmiary i niska temperatura TRAPPIST-1 sprawiają, że ilość energii docierająca do planet est podobna do ilości energii otrzymywanej przez planety wewnętrzne Układu Słonecznego. TRAPPIST-1c, d oraz f otrzymują podobne ilości energii co odpowiednio Wenus, Ziemia i Mars.

Wykres pokazujący krzywą zmian blasku TRAPPIST-1 podczas potrójnego tranzytu z dnia 11 grudnia 2015 r.

Wszystkie siedem planet odkrytych w układzie może potencjalnie posiadać wodę w stanie ciekłym na swojej powierzchni choć różnice między ich parametrami orbitalnymi sprawiają, że niektóre mają na to większe szanse niż inne. Modele klimatu wskazują, że planety najbardziej wewnętrzne: TRAPPIST-1b, c i d są prawdopodobnie za gorące dla wody w stanie ciekłym (chyba, że na niewielkich fragmentach powierzchni). Odległość siódmej, najdalszej planety TRAPPIST-1h jest niepotwierdzona, choć prawdopodobnie jest ona za daleko, a tym samym jest za zimna na utrzymywanie wody w stanie ciekłym na powierzchni – zakładając, że nie mamy w tym przypadku do czynienia z innymi sposobami ogrzewania planety. TRAPPIST-1e, f oraz g są swego rodzaju świętym Graalem dla poszukiwaczy planet – krążą bowiem w ekosferze wokół gwiazdy i mogą na swojej powierzchni posiadać i utrzymywać oceany ciekłej wody.

Nowe odkrycie sprawia, że układ TRAPPIST-1 jest bardzo ważnym celem przyszłych badań. Kosmiczny Teleskop Hubble’a aktualnie poszukuje atmosfer wokół tych planet, a członkowie zespołu patrzą już w przyszłość. Emmanuel Jehin: Dzięki teleskopom kolejnych generacji, takim jak Europejski Ekstremalnie Wielki Teleskop czy Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba, wkrótce będziemy w stanie poszukiwać wody, a może nawet śladów życia na tych planetach.

Porównanie rozmiarów Słońca z rozmiarami ultrachłodnego karła TRAPPIST-1
Widok znad powierzchni jednej z planet układu w kierunku gwiazdy TRAPPIST-1

 


Na początku 2016 roku zespół astronomów także kierowany przez Michaela Gillona ogłosił odkrycie trzech planet krążących wokół TRAPPIST-1. Zespół zintensyfikował obserwacje tego układu głównie z powodu niesamowitego potrójnego tranzytu, który obserwowany za pomocą instrumentu HAWK-I na VLT wykazywał obecność w układzie co najmniej jeszcze jednej nieznanej planety.

Infografika przedstawiająca wizję artystyczną planet układu TRAPPIST-1 wśród planet Układu Słonecznego

O badaniach układu TRAPPIST-1 pisaliśmy już tutaj:

Pierwsze badania atmosfer planet skalistych krążących wokół TRAPPIST-1

Czy na planetach krążących wokół TRAPPIST-1 może być woda?

Trzy planety typu ziemskiego odkryte przy pobliskiej ultra-chłodnej gwieździe