Najava sustava sa sedam planeta oko zvijezde TRAPPIST-1 početkom ove godine pokrenula je buku znanstvenih interesa. Ne samo da je ovo jedno od najvećih serija planeta otkriveno oko jedne zvijezde, činjenica da je svih sedam pokazalo da su zemaljske (stjenovite) u prirodi vrlo ohrabrujuća. Još je ohrabrujuća činjenica da su pronađene tri ove planete u orbiti oko zvijezde naseljene zone.
Od tog vremena astronomi žele naučiti sve što mogu o ovom sustavu planeta. Osim što imaju atmosferu ili ne, astronomi također žele naučiti više o njihovim orbitama i površinskim uvjetima. Zahvaljujući naporima međunarodnog tima astronoma koje predvodi Sveučilište u Washingtonu, sada imamo točnu predstavu o tome kakvi bi uvjeti mogli biti na najudaljenijoj planeti - TRAPPIST-1h.
Prema istraživanju tima - "Resonantni lanac sa sedam planeta u TRAPPIST-1", koji je nedavno objavljen u časopisu Priroda Astronomija - oslanjali su se na podatke iz Keplerove misije kako bi odredili orbitalno razdoblje planeta. Konkretno, konzultirali su podatke dobivene tijekom kampanje 12 misije K2, razdoblja promatranja u trajanju od 79 dana koje je trajalo od 15. prosinca 2016. do 4. ožujka 2017. godine.
Vodio Rodrigo Luger, diplomski student Sveučilišta u Washingtonu, tim je već bio svjestan uzoraka u orbiti šest unutarnjih planeta u sustavu. To se temeljilo na prethodnim podacima koje je dao Spitrov svemirski teleskop, koji su ukazivali da su ovi planeti u orbitalnoj rezonanci - tj. Da su njihova orbitalna razdoblja matematički povezana i da utječu jedna na drugu.
Iz tih podataka, tim je već izračunao da će TRAPPIST-1h imati orbitalno razdoblje od manje od 19 dana. Jednom kada su pregledali podatke K2, primijetili su da je tijekom 79-dnevnog razdoblja promatranja, TRAPPIST-1h napravio četiri tranzita zvijezde - što je uspjelo do orbitalnog razdoblja od 18,77 dana. Drugim riječima, tim je utvrdio da su njihova zapažanja bila u skladu s njihovim proračunima.
Ovaj nalaz je Lugeru i njegovim kolegama dobrodošao olakšanje. Kako je naveo u izjavi za medije UW-a:
"TRAPPIST-1h bio je točno ono mjesto gdje je naš tim predvidio. Neko me vrijeme brinulo to što vidimo ono što smo željeli vidjeti. Stvari gotovo nikada nisu baš onakve kakve očekujete na ovom polju - obično se čude iznenađenja iza svakog ugla, ali teorija i zapažanje u ovom se slučaju savršeno podudaraju. "
Otkrivanje ove rezonance znači da je TRAPPIST-1 postavio još jedan rekord. Za početak je već poznato po tome što je jedan od samo dva zvjezdana sustava za smještaj sedam ekstra-solarnih planeta - drugi je sustav zvijezda HR 8832, varijabilna zvijezda tipa K3V glavnog niza smještena u udaljenosti od 21 svjetlosne godine. Drugo, ima trenutno potvrđene zemaljske planete koje je do sada otkriveno u jedinstvenom sustavu zvijezda.
Ali s ovim najnovijim podacima, TRAPPIST-1 sada drži rekord da ima i najviše planeta u orbitalnoj rezonanci. Prethodni nositelji mjesta bili su Kepler-80 i Kepler-223, koji obojica imaju četiri planeta u orbitalnoj rezonanci. Luger je rekao da je ta rezonanca vjerojatno uspostavljena kad je sustav TRAPPIST-1 bio još mlad i planete još uvijek u procesu formiranja. Kao što je Luger objasnio:
"Rezonantna struktura nije slučajnost i ukazuje na zanimljivu dinamičku povijest u kojoj su planete vjerojatno migrirale prema unutra u blokadi. Zbog toga je sustav izvrstan test za formiranje planeta i teorije migracije. Stoga bismo mogli promatrati planetu koja je nekada bila naseljena i od tada se smrznula, što je nevjerojatno za razmatranje i izvrsno za daljnje studije. "
Mogućnost da su planete postigle svoj trenutni orbitalni ples u povijesti sustava također može značiti da je TRAPPIST-1h nekad bio useljiv. Dok tri planete orbitiraju sa zvijezdom naseljenom zonom (TRAPPIST-1 d, e, i f), TRAPPIST-1h kruži oko zvijezde na udaljenosti od oko 10 milijuna km (6 miliona mi), što je stavlja izvan dosega zvjezdana stambena zona.
U stvari, na ovoj udaljenosti, TRAPPIST-1h dobiva približno toliko energije od Sunca koliko patuljasti planet Ceres (smješten u našem Sunčevom sustavu u glavnom pojasu asteroida, između Marsa i Jupitera), što rezultira prosječnom površinskom temperaturom od 173 K (-100 ° C; -148 ° F). Ali u prošlosti, kada je njegova zvijezda bila svjetlija i toplija, planeta je možda dobila dovoljno energije da bi njezina površina bila dovoljno topla da podržava tekuću vodu.
"Stoga bismo mogli gledati planetu koja je nekada bila naseljena i od tada se smrznula, što je nevjerojatno za razmatranje i izvrsno za daljnje studije", rekao je Luger. TRAPPIST-1 je ujedno i glavni kandidat za daljnje istraživanje s obzirom na blizinu. Smještena na samo 39,5 svjetlosnih godina od Zemlje, ova zvijezda i njen sustav planeta pružaju neke izuzetne mogućnosti za proučavanje egzoplaneta i staništa M-tipa.
Pored toga, ova je studija također pokazala da je unatoč neuspjehu dva reakcijska kotača, misija Kepler još uvijek izuzetno korisna kada je u pitanju istraživanje egzoplaneta. Unatoč činjenici da je održavanje stalnog nadzora nad sustavom TRAPPIST-1 predstavljalo instrumentalne izazove, Kepler je ipak uspio proizvesti pouzdane informacije koje su u skladu s izračunima tima.
Osim što su odredili orbitalno razdoblje TRAPPIST-1h, tim je koristio K2 podatke kako bi dodatno karakterizirao orbite ostalih šest planeta, isključio mogućnost postojanja više planeta u sustavu i naučio više o samoj zvijezdi (poput njezine rotacije razdoblje i razina aktivnosti). Te će informacije također biti presudne u određivanju da li bi bilo koji od planeta koji se nalaze unutar zvijezde naseljene zone mogao nastaniti.
Otkrivanje sustava TRAPPIST-1 bio je događaj koji je trajao mnogo godina. Ali stopa kojom su se nova otkrića pojavila bila je vrlo impresivna. U narednim godinama, s raspoređivanjem lovaca na planete nove generacije - poput James Webb teleskopa i Tranzitnog satelita za istraživanje egzoplaneta (TESS) - moći ćemo kopati dublje i naučiti još više.
Svakako uživajte u ovom videu orbitalne rezonancije TRAPPIST-1, iz ljubaznosti docenta Daniela Fabryckyja sa Sveučilišta u Chicagu:
