Kunstniku kontseptsioon maailmadest TRAPPIST-1, mis põhineb olemasolevatel andmetel planeetide omaduste kohta.
(Pilt: © NASA / JPL-Caltech)
Seitsmeplaneedilises TRAPPIST-1 süsteemis on maailmadest suurim atmosfäär, mis on aja jooksul välja kujunenud, mitte see, mis sellega koos moodustus.
NASA Hubble'i kosmoseteleskoobi abil tehtud tähelepanekutest selgub, et planeedi atmosfäär erineb tärkavast keskkonnast, mis tähendab, et see on tõenäoliselt kivine maailm, mis sarnaneb süsteemi teistega.
"See atmosfäär ei ole see, kus see sündis," ütles Marylandi osariigis Baltimore'is asuva kosmoseteleskoobi teadusinstituudi teadur Hannah Wakeford Space.com-ile. Sünnitaja atmosfäär oleks rikas vesiniku poolest, mida teadlased ei näe. Selle asemel on "seda muutnud erinevad protsessid", ütles Wakeford. Atmosfääri- ja geoloogiline aktiivsus võisid muutuste juures olulist rolli mängida. [Eksoplaneedi tuur: tutvuge programmi TRAPPIST-1 7 maapinna planeediga]
Wakeford ja tema kolleegid kasutasid Hubbleit tähelt kuuenda planeedi TRAPPIST-1 g uurimiseks. Nad olid eelnevalt uurinud esimese viie planeedi atmosfääri, mida tähistati tähtedega b kuni f, ja leidsid, et kõigil viiel planeedil puuduvad massiivsed vesiniku atmosfäärid, mis osutavad gaasihiiglastele, muutes need tõenäoliseks kiviseks. Nende eelmine uuring ei olnud piisavalt täpne, et teha kindlaks, kas TRAPPIST-1 g kandis algset atmosfääri või mitte.
"G oli selles viimane küsimärk," sõnas Wakeford. "Nii nagu tema vennad ja õed, ei sisalda see oma ürgset atmosfääri. Sellel on kujunenud atmosfäär."
Ta tutvustas tulemusi jaanuaris Seattle'is asuva Ameerika astronoomiaühingu talvisel koosolekul.
"Sool ja pipar"
Aastal 2016 teatasid Tšiili transiitplaneetide ja Planetesimalsi väikese teleskoobi (TRAPPIST) astronoomid, et nad avastavad hämaratähe TRAPPIST-1 ümber kolm planeeti. Aasta jooksul avastati veel neli maailma, mis kokku suurendasid seitset. Kõik planeedid asuvad oma tähe asustatavas tsoonis - piirkonnas, kus vedel vesi peaks planeedi pinnal püsima jääma. Vaid 40 valgusaasta kaugusel Maast asub TRAPPIST-1 kõige rohkem planeete, mis teadaolevalt asuvad ühe tähe asustatavas tsoonis.
TRAPPIST-1 g on maailmadest suurim, hinnanguliselt on see Maa massist 1,1-kordne.
Kui planeedid on gaasigigandid, säilitaksid nad oma algse vesinikurikka atmosfääri. Seevastu kivistel maailmadel on võim muuta oma atmosfääri. Süsiniku liikumisel võib olla keskne roll arenevas atmosfääris. Sulav vahevöö magma püüab pinna alla süsiniku. Kui magma liigub pinna poole, võimaldab vähendatud rõhk süsinikul gaasilisel kujul väljuda. Maal eraldub püütud karbonaat süsinikdioksiidina, kasvuhoonegaasina, mis võimaldab meie planeedil päikese soojuse püüdmisega soojemaks kasvada. Varasemad uuringud on näidanud, et sellised maailmad nagu Mars ja Kuu võivad püüda lõksu ka süsinikurikka materjali ja muid elemente ning lasta need atmosfääri gaasilisel kujul.
Tuntud ka kui punased kääbused, moodustavad M kääbused nagu TRAPPIST-1 galaktikas kõige suurema tähtede populatsiooni. Mõne uuringu kohaselt võib neljast tärnist kolm olla M-kääbus. Pikaealised tähed on jahedamad ja hämaramad kui päikesesarnased tähed, kuid nad on ka uskumatult aktiivsed, tuues oma planeedid kiirgusse, mida kannavad võimsad tuhud ja purse. [Kuidas eristada tähetüüpe peale (infograafiline)]
Nende jahe temperatuur võib põhjustada probleeme ka elu otsimisel. Madala massiga M kääbused võivad oma atmosfääris kiidelda pilvede ja isegi veeauruga, sarnaselt suuremate planeetidega. Need molekulid võivad tekitada vale signaale astronoomidele, kes üritavad uurida neid tiirlevate maailmade atmosfääri.
Kui planeet kulgeb tähe ja Maa vahel, saavad astronoomid uurida taeva kaudu voolavat valgust, et avada mõni planeedi atmosfääri saladustest. Kuna M kääbused kannavad veemolekule, võivad need muuta protsessi keerukamaks; võib olla keeruline kindlaks teha, kas vee olemasolule viitavad signaalid pärinevad planeedilt või tähelt.
"Kuna tähel on need omadused, tähendab see teie tehtavaid mõõtmisi, ei saa te olla 100 protsenti kindel, et see pole täht, mida mõõdate," ütles Wakeford. "Peate suutma välistada tähe olemasolu ja selle mõju nendele planeetidele."
Jama sorteerimiseks töötasid Wakeford ja tema kolleegid välja tähesaaste eemaldamise meetodi. Esiteks viisid nad läbi TRAPPIST-1 põhjaliku uuringu, uurides, kuidas tähe temperatuur erinevates kohtades muutus.
"Täht ise on segu kolmest erinevat tüüpi temperatuurist," ütles Wakeford. Üldiselt on täht suhteliselt jahe, kolmandik sellest on kaetud veidi soojemate kohtadega - 2726 kraadi Celsiuse järgi (4940 kraadi Fahrenheiti järgi). Vähem kui 3 protsenti tähest on kaetud temperatuuriga 5526 ° C eriti kuumade punktidega.
Põhjus on see, et TRAPPIST-1 on kaetud tähelaikudega, mis Wakefordi sõnul on väiksemad ja tuhmimad kui meie päikesel.
"[Täppide] jaotus on nagu sool ja pipar - see on lihtsalt kogu koha peal laiguline ja ühtlaselt jaotunud," ütles Wakeford.
Uurides tähte kui üksikut planeeti selle ja Maa vahel läbitud süsteemis, said astronoomid uurida, kuidas temperatuur tähelt muutus.
"Me võime tegelikult planeeti kasutada tähe temperatuuri omaduste sondina," ütles Wakeford.
Kuna see teave oli käes, uurisid astronoomid planeedi atmosfääri ise, olles kindlad, et saavad aru tähelt tulevatest molekulaarsignaalidest. Nad suutsid välistada, et g ümber on suur vesine vesiniku atmosfäär, mis oleks osutanud, et tegemist on pigem gaasihiiglase kui kivise maailmaga, mille õhku on muutnud geoloogilised ja atmosfääri protsessid.
"See viib selle planeedi tõelise maapealse olemuse juurde," ütles Wakeford.
Meeskond kasutas oma mõõtmisi ka selleks, et arvutada planeedi raadius Maa raadiusest 1,124-kordselt, andes sellele tiheduse veidi alla meie planeedi. See sobib kindlalt TRAPPIST-1 g: see on kivine maailm.
Kui kuus planeeti on teelt väljas, loodavad astronoomid pöörata oma tähelepanu seitsmendale ja viimasele objektile, nimelt TRAPPIST-1. Nad plaanivad planeeti uurida 2019. aasta suvel.
"Selle meetodi uuesti rakendamine on tõesti põnev, mitte ainult selleks, et näha, millest planeet tehtud on, vaid ka näha, kuidas täht seda planeeti muudab ja mõjutab," ütles Wakeford.
Lisaks sellele võis protsessi, mille nad välja töötasid veeauru saastumise eraldamiseks TRAPPIST-1-st, rakendada ka teiste M kääbuste vaatlemisel.
Uurimistöö avaldati 2018. aasta lõpus ajakirjas Astronomical Journal.
