Czterdzieści lat świetlnych od Ziemi wokół chłodnego czerwonego karła TRAPPIST-1 krąży aż siedem planet skalistych. Od momentu odkrycia kilka lat temu, jest to najbardziej kuszący układ dla wszystkich poszukiwaczy życia. Nic w tym dziwnego. Nie dość, że mamy do czynienia z planetami skalistymi, to na dodatek kilka z nich znajduje się w ekosferze gwiazdy.
Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba przyjrzał się ostatnio planecie znajdującej się najbliżej gwiazdy TRAPPIST-1. Wyniki tych obserwacji dają nowe informacje o tym, w jaki sposób gwiazda będzie wpływała na obserwacje planet znajdujących się w jej ekosferze, czyli tam, gdzie na powierzchni planety panują temperatury, które umożliwiają istnienie wody w stanie ciekłym.
Jak wygląda TRAPPIST-1 b?
Jak donoszą w najnowszym artykule naukowym badacze, wszystko wskazuje na to, że TRAPPIST-1 b nie posiada żadnej atmosfery. Oznacza to, że albo jest to tylko skalista kula, albo planeta posiada chmury bardzo wysoko w atmosferze, albo jej atmosfera jest niewielka, bowiem składa się z ciężkich związków takich jak dwutlenek węgla. Co jednak ważne, naukowcy wskazują, że na obserwacje tej planety, ale z pewnością także wszystkich innych w tym układzie, najbardziej wpływa gwiazda centralna. Kluczowe zatem staje się opracowanie metod obserwacji, które radzą sobie z zanieczyszczeniami danych spowodowanych przez gwiazdę centralną.
TRAPPIST-1, gwiazda znacznie mniejsza i chłodniejsza od naszego Słońca, położona około 40 lat świetlnych od Ziemi, przyciąga uwagę naukowców i entuzjastów kosmosu od momentu odkrycia w 2017 roku siedmiu krążacych wokół niej egzoplanet wielkości Ziemi. Światy te, krążące bardzo blisko swojej gwiazdy (trzy z nich znajdują się w ekosferze) sprawiły, że naukowcy zaczęli mieć nadzieję na to, że przynajmniej na jednej z nich istnieją warunki podobne do tych, które panują na Ziemi.
Naukowcy z Trottier Institute for Research on Exoplanets na Uniwersytecie w Montrealu wykorzystano technikę zwaną spektroskopią transmisyjną, aby uzyskać nowe informacje o planecie TRAPPIST-1 b. Analizując światło gwiazdy centralnej po przejściu przez atmosferę egzoplanety podczas tranzytu, astronomowie mogą zobaczyć swoisty odcisk palca pozostawiony przez cząsteczki i atomy znajdujące się w atmosferze planety.
Najważniejszym odkryciem było to, że aktywność gwiazdy centralnej, w tym ciemne plamy czy jasne obszary (faculae) na jej powierzchni istotnie wpływa na widmo transmisyjne badanej planety. Wszystkie takie zanieczyszczenia utrudniają i będą utrudniać określenie prawdziwej natury krążących wokół niej planet, powodując powstawanie sygnałów widmowych, które mogą zmylić obserwatora, który uzna, że w atmosferze planety odkrył określony związek chemiczny, podczas gdy będzie on pochodził z gwiazdy.
„Oprócz zanieczyszczenia plamami i plamami gwiazdowymi zaobserwowaliśmy rozbłysk gwiazdowy, nieprzewidywalne zdarzenie, podczas którego gwiazda wygląda jaśniej przez kilka minut do godzin” – wskazuje jeden z badaczy. „Ten rozbłysk wpłynął na nasz pomiar ilości światła blokowanego przez planetę. Takie oznaki aktywności gwiazd są trudne do modelowania, ale musimy je uwzględnić, aby mieć pewność, że prawidłowo zinterpretujemy dane”.
Podczas gdy wszystkie siedem planet TRAPPIST-1 kusi kandydatów do poszukiwania egzoplanet wielkości Ziemi posiadających atmosferę, bliskość TRAPPIST-1 b do swojej gwiazdy oznacza, że znajduje się ona w trudniejszych warunkach niż jej rodzeństwo. Planeta ta otrzymuje czterokrotnie więcej promieniowania niż Ziemia od Słońca, a temperatura jej powierzchni waha się w granicach 120–220 stopni Celsjusza.
Gdyby jednak TRAPPIST-1 b miał atmosferę, najłatwiej byłoby wykryć i opisać wszystkie planety układu. Ponieważ TRAPPIST-1 b jest planetą najbliższą swojej gwiazdy, a tym samym najgorętszą planetą w układzie, jej tranzyt wytwarza silniejszy sygnał. Wszystkie te czynniki sprawiają, że TRAPPIST-1 b jest kluczowym, a jednocześnie bardzo trudnym celem obserwacji.
Na podstawie zebranych obserwacji JWST badacze zbadali szereg modeli atmosfery TRAPPIST-1 b, badając różne możliwe składy i scenariusze. Odkryli, że z dużą pewnością można wykluczyć atmosfery wolne od chmur i bogate w wodór. Oznacza to, że wokół TRAPPIST-1 b nie ma przejrzystej, rozległej atmosfery.
Jednakże dane nie mogły z całą pewnością wykluczyć cieńszych atmosfer, na przykład składających się z czystej wody, dwutlenku węgla lub metanu, ani atmosfery podobnej do atmosfery Tytana, księżyca Saturna i jedynego księżyca w Układzie Słonecznym posiadającego znaczącą atmosferę. Wyniki te, czyli pierwsze widmo planety TRAPPIST-1, są ogólnie zgodne z poprzednimi obserwacjami JWST dotyczącymi dziennej strony TRAPPIST-1 b, widzianej za pomocą instrumentu MIRI.