2017. aasta veebruaris teatas Euroopa astronoomide meeskond, et avastatakse seitsme planeedi süsteem, mis tiirleb ümberkaudse tähe TRAPPIST-1 ümber. Lisaks asjaolule, et kõik seitse planeeti olid kaljused, oli lisaks veel eelis, et kolm neist tiirlevad TRAPPIST-1 asustatavas tsoonis. Sellest ajast peale on läbi viidud mitmeid uuringuid, et teha kindlaks, kas mõni neist planeetidest võiks olla asustatav või mitte.
Selle eesmärgi kohaselt on need uuringud keskendunud sellele, kas neil planeetidel on atmosfäär, nende kompositsioonid ja interjöörid või mitte. Üks viimaseid uuringuid viisid läbi kaks Columbia ülikooli Cool Worlds Laboratory teadlast, kes leidsid, et ühel TRAPPIST-1 planeedil (TRAPPIST-1e) on suur raudtuum - leid, millel võib olla mõju selle planeedi asustatavusele.
Hiljuti veebis ilmunud uuringu pealkirjaga “TRAPPIST-1e omab suurt raudkoori” viisid läbi vastavalt Columbia ülikooli vanem bakalaureuseõppe tudeng ja astronoomia abiprofessor Gabrielle Englemenn-Suissa ja David Kipping. Englemenn-Suissa ja Kipping kasutasid oma uuringu huvides ära hiljutised uuringud, mis on piiranud TRAPPIST-1 planeetide masse ja raadiusi.
Nendele ja teistele uuringutele on kasuks tulnud asjaolu, et TRAPPIST-1 on seitsme planeedi süsteem, mis muudab selle ideaalselt sobivaks eksoplaneedi uuringuteks. Nagu professor Kipping rääkis ajakirjale Space Magazine:
„See on imeline eksoplaneetide teaduse labor kolmel põhjusel. Esiteks on süsteemil ilmatu seitse läbitavat planeeti. Transiitide sügavus dikteerib iga planeedi suuruse, et saaksime nende suurust üsna täpselt mõõta. Teiseks, planeedid interakteeruvad üksteisega gravitatsiooniliselt, põhjustades erinevusi transiidi aegadel. Neid on kasutatud iga planeedi masside järeldamiseks, jällegi muljetavaldava täpsuseni. Kolmandaks, täht on väga väike, kui on hiline M-kääbus, umbes kaheksandiku suurune Päike, ja see tähendab, et transiidid ilmuvad 8 ^ 2 = 64 korda sügavamale, kui see oleks siis, kui täht oleks Päikese suurune. Nii et siin töötab palju asju meie kasuks. ”
Koos kasutasid Englemann-Suissa ja Kipping TRAPPIST-1 planeetide massi ja raadiuse mõõtmisi, et järeldada iga planeedi minimaalset ja maksimaalset tuumaraadiuse murdosa (CRF). See tugines eelnevalt läbi viidud uuringule (koos Jingjing Cheniga, Columbia ülikooli doktorandi kandidaadiga ja Cool Worlds Labi liikmega), milles nad töötasid välja oma meetodi planeedi CRF määramiseks. Nagu Kipping kirjeldas meetodit:
„Kui teate massi ja raadiust väga täpselt, nagu näiteks süsteem TRAPPIST-1, saate neid võrrelda teoreetiliste sisestruktuurimudelite põhjal ennustatuga. Probleem on selles, et need mudelid koosnevad üldiselt võimalikust neljast kihist, rauasüdamikust, silikaatvärvist, veekihist ja kergest lenduvast ümbrikust (Maal on ainult kaks esimest, selle atmosfäär annab massi ja raadiuse juures tähtsusetu). Nii et neli tundmatut ja kaks mõõdetud suurust on põhimõtteliselt piiramatu, lahendamatu probleem. ”
Nende uuringus võeti arvesse ka teiste teadlaste varasemat tööd, kes on üritanud seada piiranguid süsteemi TRAPPIST-1 keemilisele koostisele. Nendes uuringutes eeldasid autorid, et planeetide keemiline koostis oli ühendatud tähega, mida saab mõõta. Englemann-Suissa ja Kipping asusid aga „agnostilisemasse” lähenemisviisi ja kaalusid lihtsalt probleemi piirimistingimusi.
"Me ütleme sisuliselt, et arvestades massi ja raadiust, pole ühtegi mudelit, mille südamik oleks väiksem kui X, mis võiksid selgitada vaadeldava massi ja raadiuse," ütles ta. „Tuum võib olla suurem kui X, kuid see peab olema vähemalt X, kuna ükski teoreetiline mudel ei saaks seda teisiti seletada. Seetõttu vastaks X seega sellele, mida võiksime nimetada südamiku minimaalseks raadiuse murdosaks. Seejärel mängime sama mängu maksimaalse limiidi jaoks. ”
Nad otsustasid, et kuue planeedi TRAPPIST-1 minimaalne südamiku suurus oli sisuliselt null. See tähendab, et nende kompositsioone saab selgitada ilma, et neil oleks tingimata raudsüdamikku - näiteks puhas silikaatvärv võib olla kõik, mis seal on. Kuid TRAPPIST-1e puhul leidsid nad, et selle tuum peaks raadiusega hõlmama vähemalt 50% ja maksimaalselt 78% planeedist.
Võrrelge seda Maaga, kus raua ja nikli tahke sisemine tuum ja sula raud-nikli sulami vedel välimine tuum moodustavad 55% planeedi raadiusest. TRAPPIST-1e CRF ülemise ja alumise piiri vahel jõudsid nad järeldusele, et sellel peab olema tihe tuum, see on tõenäoliselt võrreldav Maaga. See leid võib tähendada, et kõigist TRAPPIST-1 planeetidest on e kõige "Maa-sarnasem" ja tõenäoliselt omab kaitsvat magnetosfääri.
Nagu Kipping märkis, võib sellel olla elamiskõlblike eksoplaneetide jahipidamisel tohutu mõju ja see võib lükata TRAPPIST-1e nimekirja tippu:
„See erutab mind eriti TRAPPIST-1e osas. See planeet on madalam kui Maa, asub otse asustamistsoonis ja nüüd on teada, et sellel on suur rauasüdamik nagu Maal. Samuti teame, et sellel pole tänu muudele mõõtmistele kerget lenduvat ümbrikku. Lisaks näib TRAPPIST-1 vaiksem täht kui Proxima, nii et olen TRAPPIST-1e kui potentsiaalse biosfääri kui praegu Proxima b suhtes palju optimistlikum. "
See on kindlasti hea uudis, pidades silmas hiljutisi uuringuid, mis on näidanud, et Proxima b ei ole tõenäoliselt elamiskõlblik. Tärnide vahel, mis kiirgavad palja silmaga, kui tõenäoline, et atmosfäär ja vedel vesi ei püsiks selle pinnal kaua, ei peeta meie päikesesüsteemile lähimat eksoplaneeti praegu heaks kandidaadiks elamiskõlbliku maailma leidmiseks või maaväline elu.
Viimastel aastatel on Kipping ja tema kolleegid pühendanud ka endale ja Cool Worldsi laborile Proxima Centauri ümbruses asuvate võimalike eksoplaneetide uurimise. Kasutades Kanada kosmoseagentuuri satelliidi mikromuutlikkust ja tähtede võnkevõimet (MOST), jälgisid Kipping ja tema kolleegid Proxima Centauri 2014. aasta mais ja uuesti 2015. aasta mais, et otsida planeetide transiidi märke.
Kui Proxima b avastasid lõpuks ESO astronoomid radiaalse kiiruse meetodi abil, oli see kampaania märkimisväärne, juhtides tähelepanu tõenäolisele, et läheduses olevad M-tüüpi (punase kääbuse) tähtede ümber leitakse maapealsed, potentsiaalselt asustatavad planeedid. Edaspidi loodavad Kipping ja tema meeskond viia läbi uuringuid Proxima b kohta, et teha kindlaks, kas selles on õhkkond, ja teha kindlaks, milline võiks olla selle CRF.
Veelkord näib, et üks paljudest kaljustest planeetidest, mis tiirlevad ümber punase kääbustähe (ja mis on Maale lähemal), võib olla lihtsalt peamiseks kandidaadiks elamiskõlblikkuse uuringutes! Tulevased uuringud, mis saavad kasu järgmise põlvkonna teleskoopide (nagu näiteks James Webbi kosmoseteleskoop) kahtlemata paljastab selle süsteemi ja selle potentsiaalselt asustatavate maailmade kohta rohkem.
