2017. aasta veebruaris teatasid NASA teadlased seitsme maapealse (s.o kivise) planeedi olemasolust tähesüsteemis TRAPPIST-1. Sellest ajast alates on süsteem olnud intensiivse uurimistöö keskpunkt, et teha kindlaks, kas mõni neist planeetidest võiks olla asustatav või mitte. Samal ajal on astronoomid mõelnud, kas süsteemi kõiki planeete võetakse tegelikult arvesse.
Näiteks kas selle süsteemi küljes võivad varitseda gaasihiiglased, nagu paljud teised kiviste planeetidega süsteemid (näiteks meie oma) teevad? See oli küsimus, millele teadlaste meeskond eesotsas Carnegie teaduse instituudi teadlastega püüdis hiljutises uuringus käsitleda. Nende avastuste kohaselt võivad gaasi hiiglased orbiidida TRAPPIST-1 palju kaugemal kui seitse kivist planeeti.
Uuring pealkirjaga “Astromeetrilised piirangud pikaajaliste gaasihiirete planeetide massidele planeedisüsteemis TRAPPIST-1” ilmus hiljuti Astronoomiaajakiri. Nagu nad oma uuringus märgivad, tugines meeskond Tšiilis Las Campanase observatooriumis Du Ponti teleskoobi abil viie aasta jooksul (2011–2016) tehtud järelvaatlustele TRAPPIST-1 kohta.
Neid vaatlusi kasutades püüdsid nad välja selgitada, kas TRAPPIST-1 võis süsteemi väljundis tiirlevaid varem avastamata gaasihiiglasi. Nagu doktor Alan Boss - astrofüüsik ja planeediteadlane Carnegie Instituudi maapealse magnetilisuse osakonnas ja juhtiv autor paberil - selgitas Carnegie pressiteates:
“Hulk teisi tähesüsteeme, mis hõlmavad Maa suurusega planeete ja supermaad, on ka vähemalt ühe gaasigigandi kodu. Niisiis, oluline küsimus on küsida, kas neil seitsmel planeedil on pikema perioodi orbiidil olevaid hiiglaslikke õdesid-vendi. “
Aastaid on Boss uuringu kaasautoritega - Alycia J. Weinberger, Ian B. Thompson jt - läbi viinud eksoplaneetide jahipidamise uuringu. - tuntud kui Carnegie Astrometric Planet Search. See uuring tugineb Carnegie Astrometric Planet Search Camera (CAPSCam) - seadmele Du Ponti teleskoobis, mis otsib astromeetrilisel meetodil ekstrasolaarseid planeete.
See kaudne eksoplaneetide jahipidamise meetod määrab planeedi olemasolu tähe ümber, mõõtes selle peremeestähe võnget süsteemi massikeskme (teise nimega selle barycenter) ümber. CAPSCami kasutades tuginesid Boss ja tema kolleegid mitu aastat TRAPPIST-1 vaatlustele, et määrata kindlaks süsteemis tiirlevate võimalike gaasihiiglaste ülemised massipiirid.
Selle põhjal jõudsid nad järeldusele, et planeedid, mis olid kuni 4,6 Jupiteri massi, võisid tähe tiirutada aasta jooksul. Lisaks leidsid nad, et kuni 1,6 Jupiteri massini ulatuvad planeedid võivad tähe orbiidil orbiidil orbiidil 5-aastase perioodi vältel tiirutada. Teisisõnu, on võimalik, et TRAPPIST-1-l on mõned pikaajalised gaasihiiglased, kes tiirlevad selle välimistes ulatustes, samamoodi nagu pikaajalised gaasigigandid, kes asuvad Päikesesüsteemis väljaspool Marsi orbiiti.
Kui see on tõsi, võib nende hiiglaslike planeetide olemasolu lahendada käimasoleva arutelu Päikesesüsteemi gaasihiiglaste moodustamise üle. Päikesesüsteemi kujunemist kõige laiemalt aktsepteeritud teooria (s.o Nebular Hypothesis) kohaselt sündisid Päike ja planeedid gaasi ja tolmu udust. Pärast seda pilvi, mille keskel tekkis gravitatsiooniline kokkuvarisemine, moodustades Päikese, lagunes järelejäänud tolm ja gaas välja seda ümbritsevasse ketta.
Maa ja teised maapealsed planeedid (elavhõbe, Veenus ja Mars) moodustusid kõik silikaatmineraalide ja metallide akumuleerumisel Päikesele lähemal. Gaasihiiglaste osas on mõned omavahel konkureerivad teooriad nende kujunemise kohta. Ühes stsenaariumis, mida tuntakse südamiku akretsiooni teooriana, hakkasid ka gaasigigandid kogunema tahketest materjalidest (moodustades tahke tuuma), mis muutusid piisavalt suureks, et meelitada ümbritseva gaasi ümbris.
Konkureeriv seletus - tuntud kui ketta ebastabiilsuse teooria - väidab, et need moodustusid siis, kui gaasi ja tolmu ketas võttis spiraalse käe (sarnaselt galaktikale). Seejärel hakkasid need relvad massi ja tihedusega suurenema, moodustades tükke, mis kiiresti koosnevad, moodustades beebigaasi hiiglasi. Kasutades arvutuslikke mudeleid, kaalusid Boss ja tema kolleegid mõlemat teooriat, et teada saada, kas gaasihiiglased võiksid moodustada väikese massiga tähe ümber nagu TRAPPIST-1.
Kui tuumade lisandumine polnud tõenäoline, näitas ketta ebastabiilsuse teooria, et gaasihiiglased võivad moodustada TRAPPIST-1 ja teiste madala massiga punaste kääbustähtede ümber. Sellisena pakub see uurimus teoreetilise raamistiku gaasihiiglaste olemasoluks punaste kääbustähtede süsteemides, millel on juba teadaolevalt kivised planeedid. See on kindlasti julgustav uudis eksoplaneetide jahimeestele, arvestades, et hiljaaegu punaste kääbuste ümber tiirlevate kiviste planeetide leidus palju.
Peale TRAPPIST-1 sisaldab nende hulka Päikesesüsteemile (Proxima b) lähim eksoplaneet, samuti LHS 1140b, Gliese 581g, Gliese 625b ja Gliese 682c. Kuid nagu ka Boss märkis, on see uurimistöö alles lapsekingades ja enne kui midagi lõplikult öelda, tuleb veel palju uurida ja arutleda. Õnneks aitavad sellised uuringud avada ukse sellistele uuringutele ja aruteludele.
"Gaasi hiiglaslikud planeedid, mis on leitud pikaajalistel orbiitidel TRAPPIST-1 ümbruses, võivad vaidlustada tuuma akretsiooniteooria, kuid mitte tingimata ketta ebastabiilsuse teooria," ütles Boss. "Siin uuritud pikema perioodi orbiitide ja seitsme tuntud TRAPPIST-1 planeedi väga lühikeste orbiitide vahel on palju ruumi edasiseks uurimiseks."
Boss ja tema meeskond väidavad ka, et jätkuvad vaatlused CAPSCami abil ja täiendavad täpsustused selle andmete analüüsi torustikus tuvastavad kas pika perioodi planeedid või seavad nende ülemistele massipiiridele veelgi rangema piirangu. Ja muidugi aitab järgmise põlvkonna infrapunateleskoopide, näiteks James Webbi kosmoseteleskoobi kasutuselevõtt punaste kääbustähtede ümber asuvate gaasigigaanide jahtimisel.
