Τον Φεβρουάριο του 2017, μια ομάδα Ευρωπαίων αστρονόμων ανακοίνωσε την ανακάλυψη ενός συστήματος επτά πλανητών σε τροχιά γύρω από το κοντινό αστέρι TRAPPIST-1. Εκτός από το γεγονός ότι και οι επτά πλανήτες ήταν βραχώδεις, υπήρχε το πρόσθετο μπόνους τριών από αυτούς σε τροχιά εντός της κατοικήσιμης ζώνης του TRAPPIST-1. Από τότε, έχουν διεξαχθεί πολλές μελέτες για να προσδιοριστεί εάν κάποιος από αυτούς τους πλανήτες θα μπορούσε να κατοικήσει ή όχι.
Σύμφωνα με αυτόν τον στόχο, αυτές οι μελέτες έχουν εστιάσει στο κατά πόσον αυτοί οι πλανήτες έχουν ατμόσφαιρα, συνθέσεις και εσωτερικούς χώρους. Μία από τις τελευταίες μελέτες πραγματοποιήθηκε από δύο ερευνητές από το εργαστήριο Cool Worlds Laboratory του Columbia University, οι οποίοι διαπίστωσαν ότι ένας από τους πλανήτες TRAPPIST-1 (TRAPPIST-1e) έχει έναν μεγάλο πυρήνα σιδήρου - ένα εύρημα που θα μπορούσε να έχει συνέπειες για τη βιωσιμότητα αυτού του πλανήτη.
Η μελέτη - με τίτλο "TRAPPIST-1e Has a Large Iron Core", που εμφανίστηκε πρόσφατα στο διαδίκτυο - διεξήχθη από τους Gabrielle Englemenn-Suissa και David Kipping, ανώτερος προπτυχιακός φοιτητής και Επίκουρος Καθηγητής Αστρονομίας στο Πανεπιστήμιο της Κολούμπια, αντίστοιχα. Για χάρη της μελέτης τους, οι Έγκλεμαν-Σουίσα και Κίπινγκ εκμεταλλεύτηκαν πρόσφατες μελέτες που έχουν θέσει περιορισμούς στις μάζες και τις ακτίνες των πλανητών TRAPPIST-1.
Αυτές και άλλες μελέτες έχουν επωφεληθεί από το γεγονός ότι το TRAPPIST-1 είναι ένα σύστημα επτά πλανητών, το οποίο το καθιστά ιδανικό για μελέτες εξωπλανητών. Όπως είπε ο καθηγητής Kipping στο Space Magazine μέσω email:
«Είναι ένα υπέροχο εργαστήριο για την εξωπλανητική επιστήμη για τρεις λόγους. Πρώτον, το σύστημα έχει επτά επιφανείς πλανήτες που διέρχονται. Το βάθος των διαμετακομίσεων υπαγορεύει το μέγεθος κάθε πλανήτη, ώστε να μπορούμε να μετρήσουμε τα μεγέθη τους με ακρίβεια. Δεύτερον, οι πλανήτες αλληλεπιδρούν βαρυτικά ο ένας με τον άλλον οδηγώντας σε διακυμάνσεις στους καιρούς των διελεύσεων και αυτοί έχουν χρησιμοποιηθεί για να συναγάγουν τις μάζες κάθε πλανήτη, και πάλι σε εντυπωσιακή ακρίβεια. Τρίτον, το αστέρι είναι πολύ μικρό που είναι όψιμος Μ-νάνος, περίπου το ένα όγδοο του μεγέθους του Ήλιου, και αυτό σημαίνει ότι οι διαβάσεις εμφανίζονται 8 ^ 2 = 64 φορές βαθύτερες από αυτές εάν το αστέρι ήταν μεγέθους Ήλιου. Εδώ έχουμε πολλά πράγματα να δουλεύουν υπέρ μας εδώ. "
Μαζί, ο Έγκλεμαν-Σουίσα και ο Κίπινγκ χρησιμοποίησαν μετρήσεις μάζας και ακτίνας των πλανητών TRAPPIST-1 για να συνάγουν το ελάχιστο και το μέγιστο κλάσμα πυρήνα ακτίνας (CRF) κάθε πλανήτη. Αυτό βασίστηκε σε μια μελέτη που είχαν προηγουμένως πραγματοποιήσει (μαζί με τον Jingjing Chen, υποψήφιο διδάκτορα στο Πανεπιστήμιο της Κολούμπια και μέλος του εργαστηρίου Cool Worlds) στην οποία ανέπτυξαν τη μέθοδο τους για τον προσδιορισμό του CRF ενός πλανήτη. Όπως ο Kipping περιέγραψε τη μέθοδο:
«Αν γνωρίζετε με ακρίβεια τη μάζα και την ακτίνα, όπως το σύστημα TRAPPIST-1, μπορείτε να τα συγκρίνετε με αυτά που προβλέπονται από τα θεωρητικά μοντέλα εσωτερικής δομής. Το πρόβλημα είναι ότι αυτά τα μοντέλα γενικά αποτελούνται από τέσσερα πιθανά στρώματα, έναν πυρήνα σιδήρου, έναν πυριτικό μανδύα, ένα στρώμα νερού και έναν ελαφρύ πτητικό φάκελο (η Γη έχει μόνο τα δύο πρώτα, η ατμόσφαιρά της συμβάλλει αμελητέα στη μάζα και την ακτίνα). Έτσι, τέσσερα άγνωστα και δύο μετρούμενες ποσότητες είναι κατ 'αρχήν ένα ανεξέλεγκτο, άλυτο πρόβλημα. "
Η μελέτη τους έλαβε επίσης υπόψη την προηγούμενη εργασία άλλων επιστημόνων που προσπάθησαν να θέσουν περιορισμούς στη χημική σύνθεση του συστήματος TRAPPIST-1. Σε αυτές τις μελέτες, οι συγγραφείς υπέθεσαν ότι οι χημικές συνθέσεις των πλανητών ήταν συνδεδεμένες με εκείνες του αστεριού, οι οποίες μπορούν να μετρηθούν. Ωστόσο, οι Έγκλεμαν-Σουίσα και Κίπινγκ υιοθέτησαν μια πιο «αγνωστική» προσέγγιση και απλώς εξέτασαν τις οριακές συνθήκες του προβλήματος.
«Βασικά λέμε ότι δεδομένης της μάζας και της ακτίνας, δεν υπάρχουν μοντέλα με πυρήνες μικρότερους από το Χ που μπορούν να εξηγήσουν την παρατηρούμενη μάζα και ακτίνα», είπε. «Ο πυρήνας μπορεί να είναι μεγαλύτερος από το X, αλλά πρέπει να είναι τουλάχιστον X, καθώς κανένα θεωρητικό μοντέλο δεν θα μπορούσε να το εξηγήσει διαφορετικά. Εδώ, το Χ θα αντιστοιχούσε λοιπόν σε αυτό που θα μπορούσαμε να ονομάσουμε το ελάχιστο κλάσμα ακτίνας πυρήνα. Στη συνέχεια παίζουμε το ίδιο παιχνίδι για το μέγιστο όριο. "
Αυτό που καθόρισαν ήταν ότι το ελάχιστο μέγεθος πυρήνα έξι από τους πλανήτες TRAPPIST-1 ήταν ουσιαστικά μηδέν. Αυτό σημαίνει ότι οι συνθέσεις τους θα μπορούσαν να εξηγηθούν χωρίς απαραίτητα να έχουν έναν πυρήνα σιδήρου - για παράδειγμα, ένας καθαρός πυριτικός μανδύας θα μπορούσε να είναι όλος εκεί. Στην περίπτωση του TRAPPIST-1e, διαπίστωσαν ότι ο πυρήνας του πρέπει να περιλαμβάνει τουλάχιστον το 50% του πλανήτη με ακτίνα και το πολύ 78%.
Συγκρίνετε αυτό με τη Γη, όπου ο συμπαγής εσωτερικός πυρήνας του σιδήρου και του νικελίου και ένας υγρός εξωτερικός πυρήνας ενός τετηγμένου κράματος σιδήρου-νικελίου αποτελούν το 55% της ακτίνας του πλανήτη. Μεταξύ του ανώτερου και του κατώτερου ορίου του CRF του TRAPPIST-1e, κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι πρέπει να έχει πυκνό πυρήνα, ο οποίος είναι πιθανώς συγκρίσιμος με τη Γη. Αυτό το εύρημα θα μπορούσε να σημαίνει ότι από όλους τους πλανήτες TRAPPIST-1, το e είναι ο πιο «γήινος» και πιθανόν να έχει προστατευτική μαγνητόσφαιρα.
Όπως ανέφερε ο Kipping, αυτό θα μπορούσε να έχει τεράστιες επιπτώσεις όσον αφορά το κυνήγι κατοικήσιμων εξωπλανητών και μπορεί να ωθήσει το TRAPPIST-1e στην κορυφή της λίστας:
«Αυτό με κάνει πιο ενθουσιασμένο για το TRAPPIST-1e ειδικότερα. Αυτός ο πλανήτης είναι μικρότερο από τη Γη, κάθεται ακριβώς στην κατοικήσιμη ζώνη και τώρα γνωρίζουμε ότι έχει έναν μεγάλο σιδερένιο πυρήνα όπως η Γη. Γνωρίζουμε επίσης ότι δεν διαθέτει ελαφρύ πτητικό φάκελο χάρη σε άλλες μετρήσεις. Επιπλέον, το TRAPPIST-1 φαίνεται να είναι ένα πιο ήσυχο αστέρι από το Proxima, οπότε είμαι πολύ πιο αισιόδοξος για το TRAPPIST-1e ως πιθανή βιόσφαιρα από το Proxima b αυτή τη στιγμή. "
Αυτό είναι σίγουρα καλά νέα με βάση πρόσφατες μελέτες που έχουν δείξει ότι το Proxima b δεν είναι πιθανό να είναι κατοικήσιμο. Μεταξύ του αστεριού του εκπέμπει ισχυρές εκλάμψεις που μπορεί να φανεί με γυμνό μάτι την πιθανότητα ότι μια ατμόσφαιρα και υγρό νερό δεν θα επιβιώσουν πολύ στην επιφάνειά του, ο κοντινότερος εξωπλανήτης στο Ηλιακό μας Σύστημα δεν θεωρείται επί του παρόντος καλός υποψήφιος για την εύρεση ενός κατοικήσιμου κόσμου ή εξωγήινη ζωή.
Τα τελευταία χρόνια, ο Kipping και οι συνάδελφοί του έχουν επίσης αφιερώσει τον εαυτό τους και το εργαστήριο Cool Worlds στη μελέτη πιθανών εξωπλανητών γύρω από το Proxima Centauri. Χρησιμοποιώντας τον δορυφόρο Microvariability and Oscillation of Stars (MOST) του Καναδικού Οργανισμού Διαστήματος, ο Kipping και οι συνεργάτες του παρακολούθησαν το Proxima Centauri τον Μάιο του 2014 και ξανά τον Μάιο του 2015 για να αναζητήσουν σημάδια διέλευσης πλανητών.
Ενώ η ανακάλυψη του Proxima b έγινε τελικά από αστρονόμους στο ESO χρησιμοποιώντας τη μέθοδο Radial Velocity, αυτή η εκστρατεία ήταν σημαντική για την προσοχή στην πιθανότητα εύρεσης επίγειων, δυνητικά κατοικήσιμων πλανητών γύρω από κοντινά αστέρια τύπου Μ (κόκκινος νάνος). Στο μέλλον, ο Kipping και η ομάδα του ελπίζουν επίσης να διεξάγουν μελέτες για το Proxima b για να προσδιορίσουν εάν έχει ατμόσφαιρα και να καθορίσουν ποια θα είναι η CRF του.
Για άλλη μια φορά, φαίνεται ότι ένας από τους πολλούς βραχώδεις πλανήτες που βρίσκονται σε τροχιά γύρω από ένα κόκκινο αστέρι νάνου (και που είναι πιο κοντά στη Γη) μπορεί να είναι απλώς ένας πρώτος υποψήφιος για μελέτες βιωσιμότητας! Μελλοντικές έρευνες, οι οποίες θα επωφεληθούν από την εισαγωγή τηλεσκοπίων επόμενης γενιάς (όπως το Διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb) αναμφίβολα θα αποκαλύψει περισσότερα για αυτό το σύστημα και για τυχόν δυνητικά κατοικήσιμους κόσμους που έχει.
