2017. gada februārī Eiropas astronomu komanda paziņoja par septiņu planētu sistēmas atklāšanu, kas riņķo ap tuvējo zvaigzni TRAPPIST-1. Papildus faktam, ka visas septiņas planētas bija akmeņainas, bija arī papildu piemaksa, ka trīs no tām riņķo apkārt TRAPPIST-1 apdzīvojamā zonā. Kopš tā laika ir veikti vairāki pētījumi, lai noteiktu, vai kāda no šīm planētām varētu būt apdzīvojama vai nē.
Saskaņā ar šo mērķi šajos pētījumos galvenā uzmanība tika pievērsta tam, vai šīm planētām ir atmosfēra, to sastāvs un interjers. Vienu no jaunākajiem pētījumiem veica divi Kolumbijas universitātes Cool Worlds laboratorijas pētnieki, kuri noteica, ka vienai no TRAPPIST-1 planētām (TRAPPIST-1e) ir liels dzelzs kodols - atradumam, kas varētu ietekmēt šīs planētas apdzīvojamību.
Pētījumu ar nosaukumu “TRAPPIST-1e ir liels dzelzs kodols”, kas nesen parādījās tiešsaistē, veica attiecīgi Gabrielle Englemenn-Suissa un David Kipping, attiecīgi vecākie bakalaura studenti un astronomijas profesori Kolumbijas universitātē. Pētījuma dēļ Englemenna-Suissa un Kipping izmantoja nesenos pētījumus, kas ir ierobežojuši TRAPPIST-1 planētu masu un rādiusu.
Šie un citi pētījumi ir guvuši labumu no tā, ka TRAPPIST-1 ir septiņu planētu sistēma, kas padara to ideāli piemērotu eksoplanetu pētījumiem. Kā profesors Ķipings pa e-pastu stāstīja žurnālam Space Magazine:
“Tā ir lieliska eksoplanētu zinātnes laboratorija trīs iemeslu dēļ. Pirmkārt, sistēmai ir pēriens septiņas tranzīta planētas. Tranzītu dziļums nosaka katras planētas lielumu, lai mēs varētu diezgan precīzi izmērīt to izmērus. Otrkārt, planētas gravitācijas ietekmē mijiedarbojas viena ar otru, izraisot tranzīta laika atšķirības, un tās tika izmantotas, lai secinātu katras planētas masas, atkal līdz iespaidīgai precizitātei. Treškārt, zvaigzne ir ļoti maza, kas ir vēls M-punduris, apmēram astotdaļējs no Saules lieluma, un tas nozīmē, ka tranzīts parādās 8 ^ 2 = 64 reizes dziļāk nekā tas būtu, ja zvaigzne būtu Saules izmēra. Tātad šeit ir daudz lietu, kas darbojas mūsu labā. ”
Englemann-Suissa un Kipping kopā izmantoja TRAPPIST-1 planētu masas un rādiusa mērījumus, lai secinātu par katras planētas minimālo un maksimālo galvenā rādiusa daļu (CRF). Tas balstījās uz pētījumu, kuru viņi bija veikuši jau iepriekš (kopā ar Jingjing Chen, Kolumbijas universitātes doktora kandidātu un Cool Worlds Lab locekli), kurā viņi izstrādāja savu metodi planētas CRF noteikšanai. Kā Ķipings aprakstīja metodi:
“Ja jūs precīzi zināt masu un rādiusu, piemēram, TRAPPIST-1 sistēmu, varat tos salīdzināt ar to, kas tika prognozēts no teorētiskajiem interjera struktūras modeļiem. Problēma ir tā, ka šie modeļi parasti sastāv no četriem iespējamiem slāņiem, dzelzs serdes, silikāta apvalka, ūdens slāņa un viegli gaistošas aploksnes (Zemei ir tikai pirmie divi, tās atmosfēra dod nelielu nozīmi masai un rādiusam). Tātad četri nezināmie un divi izmērītie lielumi principā ir neierobežota, neatrisināma problēma. ”
Viņu pētījumā tika ņemts vērā arī citu zinātnieku iepriekšējais darbs, kuri ir mēģinājuši ierobežot TRAPPIST-1 sistēmas ķīmisko sastāvu. Šajos pētījumos autori pieņēma, ka planētu ķīmiskais sastāvs ir saistīts ar zvaigznes sastāvu, ko var izmērīt. Tomēr Englemans-Suisa un Ķipings izvēlējās “agnostiskāku” pieeju un vienkārši apsvēra problēmas robežnosacījumus.
"Mēs būtībā sakām, ka, ņemot vērā masu un rādiusu, nav tādu modeļu, kuru serdeņi būtu mazāki par X, kas, iespējams, varētu izskaidrot novēroto masu un rādiusu," viņš teica. Kodols varētu būt lielāks par X, bet tam jābūt vismaz X, jo nekādi teorētiski modeļi to nevarētu izskaidrot citādi. Tāpēc šeit X atbilstu tam, ko mēs varētu saukt par minimālo serdes rādiusa daļu. Pēc tam mēs spēlējam to pašu spēli par maksimālo robežu. ”
Viņi noteica, ka sešu no TRAPPIST-1 planētām minimālais serdes izmērs būtībā bija nulle. Tas nozīmē, ka to kompozīcijas var izskaidrot, ja tām noteikti nav dzelzs serdes - piemēram, tīrā silikāta mantija var būt viss, kas tur atrodas. Bet TRAPPIST-1e gadījumā viņi atklāja, ka tās kodolam jāatrodas vismaz 50% planētas rādiusā, bet ne vairāk kā 78%.
Salīdziniet to ar Zemi, kur dzelzs un niķeļa cietais iekšējais kodols un kausēta dzelzs-niķeļa sakausējuma šķidrais ārējais kodols veido 55% no planētas rādiusa. Starp TRAPPIST-1e CRF augšējo un apakšējo robežu viņi secināja, ka tam jābūt ar blīvu serdi, tādu, kas, iespējams, ir salīdzināma ar Zemi. Šis atradums varētu nozīmēt, ka no visām TRAPPIST-1 planētām e ir “Zemei līdzīgākā” un tai, iespējams, ir aizsargājoša magnetosfēra.
Kā norādīja Ķipings, tam varētu būt milzīga ietekme uz apdzīvojamo eksoplanetu medībām un tas varētu virzīt TRAPPIST-1e saraksta augšgalā:
“Tas mani vairāk satrauc par TRAPPIST-1e. Šī planēta ir tad mazāka par Zemi, tā atrodas tieši apdzīvojamā zonā, un tagad mēs zinām, ka tai ir liels dzelzs kodols, piemēram, Zemei. Mēs arī zinām, ka, pateicoties citiem mērījumiem, tam nav viegli gaistošas aploksnes. Turklāt TRAPPIST-1 šķiet klusāka zvaigzne nekā Proxima, tāpēc es esmu daudz optimistiskāks attiecībā uz TRAPPIST-1e kā potenciālu biosfēru nekā Proxima b šobrīd. ”
Tā noteikti ir laba ziņa, ņemot vērā jaunākos pētījumus, kas ir norādījuši, ka Proxima b, visticamāk, nav apdzīvojams. Starp zvaigzni, kas izstaro spēcīgus signālugunis, ko var redzēt ar neapbruņotu aci, ar varbūtību, ka atmosfēra un šķidrs ūdens ilgi neizdzīvos uz tās virsmas, mūsu Saules sistēmai vistuvākā eksoplanete šobrīd netiek uzskatīta par labu kandidātu apdzīvojamas pasaules atrašanai. vai ārpuszemes dzīve.
Pēdējos gados Ķipings un viņa kolēģi ir arī veltījuši sevi un Cool Worlds laboratoriju iespējamo eksoplanetu izpētei ap Proxima Centauri. Izmantojot Kanādas Kosmosa aģentūras mikrovariācijas un Zvaigžņu oscilāciju (MOST) satelītu, Ķipings un viņa kolēģi novēroja Proxima Centauri 2014. gada maijā un atkal 2015. gada maijā, lai meklētu planētu tranzīta pazīmes.
Kaut arī Proxima b atklāšanu galu galā veica ESO astronomi, izmantojot radiālā ātruma metodi, šī kampaņa bija nozīmīga, pievēršot uzmanību varbūtībai, ka ap tuvējām M tipa (sarkanā pundura) zvaigznēm var atrast zemes, potenciāli apdzīvojamas planētas. Nākotnē Ķipings un viņa komanda arī cer veikt Proxima b pētījumus, lai noteiktu, vai tajā ir atmosfēra, un noteiktu, kāds varētu būt tā CRF.
Vēlreiz šķiet, ka viena no daudzajām akmeņainajām planētām, kas riņķo ap sarkanu punduru zvaigzni (un kura ir tuvāk Zemei), varētu būt tikai galvenais kandidāts apdzīvojamības pētījumiem! Nākotnes apsekojumi, kas gūs labumu no nākamās paaudzes teleskopu ieviešanas (piemēram, Džeimsa Veba kosmiskais teleskops) bez šaubām, vairāk atklās par šo sistēmu un visām potenciāli apdzīvojamām pasaulēm, kas tai ir.
