Umjetnički koncept svjetova TRAPPIST-1, zasnovan na dostupnim podacima o karakteristikama planeta.
(Slika: © NASA / JPL-Caltech)
Najveći svijet svijeta TRAPPIST-1 sa sedam planeta može se pohvaliti atmosferom koja se razvijala s vremenom, a ne onom koja se oblikovala s njim.
Promatranja napravljena s NASA-inim svemirskim teleskopom Hubble otkrivaju da se atmosfera planeta razlikuje od njegova nastajanja, što znači da je najvjerojatnije stjenoviti svijet sličan ostalim u sustavu.
"Ova atmosfera nije ona s kojom se rodila", rekla je za Space.com Hannah Wakeford, istraživačica s Instituta za svemirski teleskop u Baltimoreu, Maryland. Natalna atmosfera bila bi bogata vodikom, što istraživači ne vide. Umjesto toga, "to su promijenjeni različitim procesima", rekao je Wakeford. Atmosferska i geološka aktivnost mogla su igrati značajnu ulogu u promjenama. [Exoplanet Tour: Upoznajte 7 planeta Zemlje TRAPPIST-1]
Wakeford i njezini kolege koristili su Hubble za proučavanje TRAPPIST-1 g, šestog planeta od zvijezde. Prethodno su ispitivali atmosferu na prvih pet planeta, identificirani slovima b do f, i otkrili da na svih pet planeta nedostaju masivne vodikove atmosfere koje ukazuju na plinske divove, čineći ih vjerojatnijim za stjenovite. Njihova prethodna studija nije bila dovoljno precizna da bi utvrdila nosi li TRAPPIST-1 g izvornu atmosferu ili ne.
"G je bio posljednji znak pitanja u tome", rekao je Wakeford. "Baš kao i braća i sestre, ona ne sadrži svoju iskonsku atmosferu. Ima razvijenu atmosferu."
Rezultate je predstavila u siječnju na zimskom sastanku Američkog astronomskog društva u Seattlu.
"Sol i papar"
Godine 2016. astronomi na čileanskom tranzitnom planetu i malom teleskopu planetesimala (TRAPPIST) objavili su svoje otkriće tri planeta oko nejasne zvijezde TRAPPIST-1. U toku godine su otkrivena još četiri svijeta, što ih je ukupno dovelo do sedam. Svi se planeti nalaze u naseljenoj zoni svoje zvijezde, regiji u kojoj bi tekuća voda trebala biti u stanju da ostane na površini planeta. Samo 40 svjetlosnih godina od Zemlje, TRAPPIST-1 sadrži najviše planeta za koje se zna da žive unutar naseljene zone jedne zvijezde.
TRAPPIST-1 g najveći je od svijeta, a procjene su mu oko 1,1 puta veće od Zemlje.
Ako su planeti plinski divovi, zadržali bi svoju izvornu atmosferu bogatu vodikom. Nasuprot tome, stjenoviti svjetovi imaju moć mijenjati svoju atmosferu. Kretanje ugljika može igrati ključnu ulogu u tebi koja se razvija. Taljenje magme za maglu zarobljava ugljik ispod površine. Kako se magma kreće prema površini, smanjeni tlak omogućuje ugljiku da ispadne u obliku plina. Na Zemlji se zarobljeni karbonat oslobađa u obliku ugljičnog dioksida, stakleničkih plinova koji omogućava našem planetu da zagrije toplije zadržavajući toplinu sa sunca. Dosadašnja istraživanja otkrivaju da svjetovi poput Marsa i Mjeseca mogu također uhvatiti materijal koji je bogat ugljikom, kao i druge elemente, i pustiti ih u atmosferu u plinovitom obliku.
Poznati i kao crveni patuljci, M patuljci poput TRAPPIST-1 čine najveću populaciju zvijezda u galaksiji. Neke studije sugeriraju da tri od svake četiri zvijezde mogu biti patuljak M. Zvijezde dugog života hladnije su i mračnije od zvijezda nalik suncu, ali također su i nevjerojatno aktivne, usisavajući svoje planete zračenjem pod utjecajem moćnih bljeskova i erupcija. [Kako reći apartmanske vrste (Infographic)]
Njihove hladne temperature mogu također stvoriti probleme u potrazi za životom. Patuljci M male mase mogu se pohvaliti oblacima, pa čak i vodenom parom u svojoj atmosferi, slično poput najvećih planeta. Te molekule mogu stvarati lažne signale astronomima koji pokušavaju proučavati atmosferu svjetova u okolini.
Dok planet prolazi između njegove zvijezde i Zemlje, astronomi mogu proučavati svjetlost koja struji njegovim nebom kako bi otključali neke od tajni planetarne atmosfere. Budući da nose molekule vode, M patuljci mogu učiniti proces izazovnijim; može biti teško odrediti da li signali koji sugeriraju prisustvo vode dolaze s planeta ili zvijezde.
"Budući da zvijezda u sebi ima ove značajke, to znači da mjerenja koja obavljate ne možete biti 100 posto sigurni da nije zvijezda koju mjerite", rekao je Wakeford. "Morate biti u mogućnosti isključiti prisutnost i učinak zvijezda na ove planete."
Kako bi pomogli riješiti nered, Wakeford i njezini kolege razvili su metodu za uklanjanje zvjezdanog zagađenja. Prvo su izveli dubinsku studiju TRAPPIST-1, ispitujući kako se temperatura zvijezde mijenja na različitim mjestima.
"Sama zvijezda je mješavina tri različite vrste temperatura", rekao je Wakeford. Općenito, zvijezda je relativno cool, s trećinom je prekrivena na nešto toplijim mjestima od 2.726 stupnjeva Celzijusa (4.940 stupnjeva Farenheita). Manje od 3 posto zvijezde prekriveno je izuzetno vrućim točkama pri temperaturi od 5.526 C (9.980 F).
To je zato što je TRAPPIST-1 prekriven zvjezdanim mrljama za koje je Wakeford rekao da su manji i mračniji od onih na našem suncu.
"Raspodjela [mrlja] je poput soli i papra - ona se uočava na sve strane i ravnomjerno se raspoređuje", rekao je Wakeford.
Proučavajući zvijezdu kao pojedinačni planet u njenom sustavu koji je prošao između nje i Zemlje, astronomi su mogli ispitati kako se promijenila temperatura iz zvijezde.
"Mi zapravo možemo koristiti planet kao sondu za temperaturna svojstva zvijezde", rekao je Wakeford.
S tim informacijama u ruci astronomi su tada ispitali atmosferu samog planeta, uvjereni da bi mogli objasniti molekularne signale koji dolaze od zvijezde. Bili su u stanju isključiti veliku, zagađenu atmosferu vodika oko g koja bi sugerirala da je to plinoviti div, a ne stjenoviti svijet, čiji su zrak promijenili geološki i atmosferski procesi.
"To dovodi do prave zemaljske prirode ovog planeta", rekao je Wakeford.
Tim je također koristio svoja mjerenja za izračun polumjera planeta u 1,124 puta većem radijusu Zemlje, dajući mu gustoću odmah ispod naše planete. To čvrsto odgovara TRAPPIST-1 g: To je kamenit svijet.
Sa šest planeta s puta, astronomi se nadaju da će skrenuti pažnju na sedmi i konačni objekt, TRAPPIST-1 h. Planiraju proučiti planetu tijekom ljeta 2019. godine.
"Bit će zaista uzbudljivo ponovno primijeniti ovu metodu, ne samo da bismo vidjeli od čega se planet sastoji, već da vidimo kako se zvijezda mijenja i utječe na ovaj planet", rekao je Wakeford.
Nadalje, postupak koji su razvili za odvajanje zagađenja vodenom parom od TRAPPIST-1 također se može primijeniti na opažanja ostalih M patuljaka.
Istraživanje je objavljeno krajem 2018. u časopisu Astronomical Journal.
