Zeszłotygodniowe informacje o odkryciu trzech planet podobnych rozmiarami i temperaturą do Ziemi, krążących wokół ultra-chłodnego karła zaledwie 40 lat świetlnych od Słońca rozpaliły wyobraźnię wielu miłośników poszukiwania życia poza Układem Słonecznym. Nic w tym dziwnego zważając na takie fakty jak:
- bliskość układu planetarnego do Słońca (w skali kosmicznej 40 lat świetlnych to naprawdę jest „tuż obok”),
- powszechność występowania gwiazd tego typu w Drodze Mlecznej (odpowiadają za około 15% wszystkich gwiazd w naszej galaktyce, w której może znajdować się od 200 do 400 miliardów gwiazd),
- rozmiary planet zbliżone do Ziemi i Wenus,
- obecność planet w pobliżu ekostrefy wokół gwiazdy macierzystej,
- badanie atmosfer tych trzech planet możliwe jest za pomocą instrumentów takich jak Kosmiczny Teleskop Hubble’a czy w przyszłości Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba.
Wspieraj Puls Kosmosu na Patronite.pl
Nikogo zatem nie powinno dziwić, że informacje te przyciągnęły uwagę innych naukowców zajmujących się poszukiwaniem egzoplanet czy badających różnego typu gwiazdy.
W artykule złożonym dzisiaj do publikacji w periodyku Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS) Emeline Belmont wraz ze swoimi współpracownikami rozważa możliwość występowania wody na planetach o rozmiarach Ziemi znajdujących się w ekostrefach wokół ultra-chłodnych karłów, uwzględniając w swojej pracy także możliwe implikacje dla planet odkrytych wokół gwiazdy TRAPPIST-1.
Belmont uważa, że warto przyjrzeć się tej kwestii z kilku istotnych powodów. Obiekty klasy UCD (ultra-chłodne karły), na które składają się zarówno brązowe karły jak i późne karły klasy M, stygną monotonicznie, a to sprawia, że ekostrefy znajdujące się wokół nich stopniowo przybliżają się do gwiazdy. Planety, które obecnie znajdują się w ekostrefie wokół UCD, na wcześniejszych etapach ewolucji układu planetarnego znajdowały się w miejscu, gdzie było zdecydowanie za gorąco na występowanie wody w stanie ciekłym. Można założyć, że takie planety zanim znalazły się w ekostrefie zostały skutecznie wysterylizowane przez silne promieniowanie gwiazdy, a tym samym nie są dobrymi obiektami do poszukiwań aktywności biologicznej.
Już we wstępie artykułu Belmont zauważa, że planety TRAPPIST-1 b, c – znajdują się za blisko gwiazdy, natomiast trzecia planeta d może faktycznie znajdować się w ekostrefie wokół UCD.
Masę gwiazdy TRAPPIST-1 szacuje się na 0.08 masy Słońca (niesamowicie blisko wartości 0.075 masy Słońca, przy której brązowe karły przechodzą w karły późnej klasy M). Brązowe karły stopniowo stygną, jednak w przypadku gwiazd takich jak TRAPPIST-1 masa jest wystarczająco duża na rozpoczęcia fuzji wodoru w jej jądrze. Gdy już w jądrze rozpoczną się reakcje jądrowe, ekostefa wokół gwiazdy przestaje się przesuwać ku jej powierzchni i pozwala na przebywanie planet w ekostrefie przez ponad 10 miliardów lat. Niemniej jednak ekostrefa zbliży się na tyle do gwiazdy, to planety, które już się tam znalazły mogły utracić znaczną ilość wody – całe ziemskie zasoby wody wyparowałyby w ciągu jednego miliarda lat. Tak szybka utrata wody spowodowana może być fotolizą H2O przez fotony dalekiego ultrafioletu oraz ucieczką wodoru za sprawą ogrzewania górnych warstw atmosfery przez promieniowanie w ekstremalnym ultrafiolecie (podobnie jak w przypadku Wenus).
Wszystkie trzy planety krążące wokół TRAPPIST-1 to planety o rozmiarach Ziemi, a tym samym prawdopodobnie są to planety skaliste. Krążą one niesamowicie blisko gwiazdy macierzystej:
- TRAPPIST-1b w odległości 0,01111 jednostki astronomicznej,
- TRAPPIST-1c w odległości 0,01522 jednostki astronomicznej,
- TRAPPIST-1d w odległości co najmniej 0,022 jednostki astronomicznej (nie określono jej dokładnie).
Dzięki temu wiemy, że planety otrzymują odpowiednio 4.25, 2.26 i 0.02-1 ilości promieniowania otrzymywanego ze Słońca przez Ziemię. Widzimy wyraźnie, że ostatnia planeta może wciąż znajdować się w ekostrefie.
W zależności od przyjętego wieku samej gwiazdy, autorzy uważają, że ostatnia planeta do momentu znalezienia się w ekostrefie mogła utracić zaledwie 22-37% wody. Nawet jeżeli planeta będąca już w ekostrefie nadal traci wodę, biorąc pod uwagę wiek karła, wciąż powinno na niej się znajdować 20% początkowej wody.
Autorzy zaznaczają jednak, że ich obliczenia i ograniczenia mogą dawać zbyt pesymistyczne wyniki i możliwe jest, że także dwie wewnętrzne planety wciąż posiadają znaczne ilości wody na swojej powierzchni. Dlatego też naukowcy z niecierpliwością czekają na uruchomienie Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba, który będzie w stanie badać atmosfery tych planet. Już samo wykrycie wody na dwóch wewnętrznych planetach pozwoli nam na nałożenie ograniczeń na intensywność promieniowania w ekstremalnym ultrafiolecie, a to z kolei pozwoli dużo dokładniej określić warunki panujące na wszystkich trzech planetach.
Więcej informacji:
- artykuł naukowy: http://arxiv.org/abs/1605.00616
Źródło: arXiv