2017. međunarodni tim astronoma najavio je značajno otkriće. Na temelju godina promatranja, otkrili su da sustav TRAPPIST-1 (crveni patuljak M-tipa koji se nalazi 40 svjetlosnih godina od Zemlje) sadrži ne manje od sedam stjenovitih planeta ! Jednako uzbudljiva je bila i činjenica da su tri od ovih planeta pronađena unutar Zvijezde nastanjive zone (HZ), te da je sam sustav imao 8 milijardi godina da razvije kemiju za život.
Istodobno, činjenica da ti planeti tijesno kruže oko zvijezde crvenog patuljka izazvala je sumnju da bi ta tri planeta mogla jako dugo održavati atmosferu ili tekuću vodu. Prema novo istraživanje od strane međunarodnog tima astronoma, sve se svodi na sastav diska krhotina iz kojeg su se formirali planeti i na to jesu li kometi bili u blizini kako bi nakon toga distribuirali vodu.
Tim odgovoran za ovo istraživanje predvodio je Sebastian Marino iz Institut za astronomiju Max Planck (MPIA) i uključivao je članove sa Sveučilišta Cambridge, Sveučilišta Warwick, Sveučilišta u Birminghamu, Harvard-Smithsonian Centra za astrofiziku (CfA) i MPIA. Studija koja opisuje njihove nalaze nedavno se pojavila u Mjesečne obavijesti Kraljevskog astronomskog društva .
Što se tiče toga kako je Sunčev sustav nastao, astronomi su općeniti konsenzus da je nastao prije više od 4,6 milijardi godina iz maglice plina, prašine i hlapljivih tvari (tzv. Nebularna hipoteza ). Ova teorija kaže da su se ti elementi prvo spojili u središtu, podvrgnuti gravitacijskom kolapsu kako bi stvorili Sunce. S vremenom je ostatak materijala formirao disk oko Sunca koji se na kraju nakupio i formirao planete.
Unutar vanjskih dosega Sunčevog sustava, objekti preostali od formacije smjestili su se u veliki pojas koji sadrži goleme količine lederoida - inače poznat kao Kuiperov pojas. U skladu s teorijom kasnog bombardiranja, voda je distribuirana na Zemlju i cijelom Sunčevom sustavu nebrojenim kometima i ledenim objektima koji su izbačeni iz ovog pojasa i poslani prema unutra.
Ako sustav TRAPPIST-1 ima vlastiti Kuiperov pojas, onda je razumljivo da je bio uključen sličan proces. U ovom slučaju, gravitacijske perturbacije dovele bi do izbacivanja objekata iz pojasa koji su potom putovali prema sedam planeta kako bi taložili vodu na njihove površine. U kombinaciji s pravim atmosferskim uvjetima, tri planeta u HZ zvijezde mogla su imati dovoljne količine vode na svojim površinama.
Kao što je dr. Marino objasnio za Universe Today putem e-pošte:
“Prisutnost pojasa ukazuje da sustav ima veliki rezervoar hlapljivih tvari i vode. Ovaj rezervoar se obično nalazi dalje u hladnim područjima sustava, međutim postoje različiti procesi koji bi mogli donijeti djelić tog materijala bogatog vodom blizu planeta HZ i isporučiti njihov sadržaj. Pronalaženje pojasa kometa pokazatelj je da je rezervoar uopće postojao.
Pluton i njegove kohorte u ledenim asteroidima bogatom Kuiperovom pojasu iza orbite Neptuna. Zasluge: NASA
No, dr. Marino je također uključio upozorenje da nepostojanje takvog pojasa oko zvijezda danas nije dokaz da sustav ne bi imao adekvatnu opskrbu vodom za život. U potpunosti su ih sustavi koji su imali takav pojas u početku izgubili nakon milijardi godina evolucije zbog dinamičkih događaja. Također je moguće da bi mogli postati preslijepi da bi se otkrili jer pojasevi prirodno postaju manje masivni i svijetli tijekom vremena.
Kako bi potražio znak egzo-Kuiperovog pojasa oko sustava TRAPPIST-1, tim se oslanjao na podatke koje je prikupio Atacama veliki milimetarski/submilimetarski niz (ALMA). Ovaj niz je poznat po svojoj sposobnosti da detektuje objekte koji emitiraju elektromagnetsko zračenje između infracrvene i radio valne duljine s visokim stupnjem osjetljivosti.
To omogućuje ALMA-i da vizualizira zrna prašine i hlapljive elemente (poput ugljičnog monoksida) koji karakteriziraju pojaseve krhotina. Oni su općenito preslabi da bi se vidjeli u vidljivom svjetlu, ali emitiraju toplinsko zračenje zbog topline koju apsorbiraju iz svoje zvijezde. Unatoč ALMA-inoj osjetljivosti, tim nije pronašao dokaze egzo-Kuiperovog pojasa oko TRAPPIST-1.
'Nažalost, nismo to otkrili oko TRAPPIST-1, ali naše gornje granice omogućile su nam da isključimo da je sustav u početku imao masivni pojas velikih kometa na udaljenosti sličnoj Kuiperovom pojasu', rekao je dr. Marino. 'Moguće je ipak da je sustav doista nastao s takvim pojasom, ali ga je potpuno poremetila dinamička nestabilnost u sustavu.'
Tri planeta TRAPPIST-1 - TRAPPIST-1e, f i g - žive u takozvanoj 'zoni pogodnoj za život' svoje zvijezde. CreditL NASA/JPL
Nadalje zaključuju da se sustav TRAPPIST-1 mogao roditi s planetarnim diskom koji je bio manji od 40 AJ u radijusu i imao manje od 20 Zemljinih masa vrijednih materijala. Štoviše, oni teoretiziraju da je većina zrna prašine na disku vjerojatno bila transportirana unutra i korištena za formiranje sedam planeta koji čine planetarni sustav.
Dr. Marino i njegovi kolege također su koristili svoj kod za modeliranje kako bi ispitali arhivske ALMA podatke o Proksimi Centauri i njegovom sustavu egzoplaneta – koji uključuju kamenite i potencijalno nastanjive Sljedeći b i novopronađena super-Zemlja Sljedeći c . U 2017., podaci ALMA-e korišteni su za potvrdu postojanja a pojas hladne prašine i krhotina tamo, što se smatralo mogućim pokazateljem da zvijezda ima više egzoplaneta.
I ovdje su njihovi rezultati pokazali samo gornje granice emisije plina i prašine, što bi impliciralo da je mladi disk Proxima Centauri oko jedne desetine masivan od onog koji je formirao naš Sunčev sustav. Kako je objasnio dr. Marino, ova studija postavlja nekoliko pitanja o zvjezdanim sustavima male mase:
“Ako bismo nastavili otkrivati da ova vrsta sustava nema masivne kometne pojaseve, to bi moglo značiti da je sav materijal korišten za formiranje ovih kometa umjesto toga korišten za formiranje i približavanje planeta. Vrlo je neizvjesno što to znači za sastav tih planeta jer to stvarno ovisi o tome gdje i kako su ti planeti nastali. Samo da istaknem, ova vrsta pojaseva nalazi se oko ~20% obližnjih zvijezda koje su poput Sunca ili masivne/svjetlije. Što se tiče zvijezda male mase, to je bilo puno izazovnije i znamo samo za nekoliko pojaseva oko M zvijezda.”
Umjetnička ilustracija sustava Proxima Centauri. Proxima b na lijevoj strani, dok je Proxima C na desnoj strani. Zasluge: Lorenzo Santinelli
To bi moglo biti posljedica određenih pristranosti koje olakšavaju otkrivanje toplijih pojaseva oko svjetlijih zvijezda nego hladnih pojaseva oko zvijezda tipa M, dodaje dr. Marino. To bi također moglo biti rezultat neke intrinzične razlike između arhitekture planetarnih sustava oko zvijezda nalik Suncu (G-tipa ili svjetlije) i onih koje kruže oko crvenih patuljaka.
Ukratko, ovi rezultati ostavljaju misterijom pitanje o tome koliko je rano voda transportirana kroz zvjezdane sustave tipa M. Istodobno, potaknuli su dr. Marina i njegove kolege da primjene svoje tehnike na mlađim i bližim zvjezdanim sustavima kako bi usavršili svoje modele i povećali vjerojatnost detekcije.
Ovi napori će također imati koristi od novih svemirskih i zemaljskih teleskopa koji će se pojaviti online u nadolazećim godinama. 'Očekuje se da će neki teleskopi sljedeće generacije biti osjetljiviji i tako otkriti ove pojaseve ako su oni tamo, ali nisu dovoljno svijetli da ih otkriju trenutnim teleskopima', rekao je dr. Marino.
Kao i kod drugih otkrića, ovi rezultati pokazuju kako su studije egzoplaneta napravile prijelaz s procesa otkrića na proces karakterizacije. S poboljšanjima u instrumentaciji i metodologiji, počinjemo uviđati koliko različiti i različiti drugi tipovi zvjezdanih sustava mogu biti od naših.
