I februar 2017 kunngjorde astronomer fra European Southern Observatory (ESO) funnet av syv steinete planeter rundt den nærliggende stjernen TRAPPIST-1. Ikke bare ble dette det største antallet jordlignende planeter oppdaget i et enkelt stjernersystem til dags dato, nyheten ble også styrket av det faktum at tre av disse planetene ble funnet å bane i stjernens beboelige sone.
Siden den tid har flere studier blitt utført for å fastslå sannsynligheten for at disse planetene faktisk er beboelige. Takk til et internasjonalt team av forskere som brukte Hubble romteleskop For å studere systemets planeter, har vi nå de første ledetrådene til om vann (en sentral ingrediens i livet slik vi kjenner det) eksisterer på noen av TRAPPIST-1s steinete verdener.
Teamets studie, med tittelen “Temporal Evolution of the High-Energy Bestråling og vanninnhold i TRAPPIST-1 Exoplanets”, dukket nylig opp på Hubble nettstedet. Ledet av den sveitsiske astronomen Vincent Bourrier fra Observatoire de l’Université de Genève, stolte teamet på Hubbles Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) for å studere mengden ultrafiolett stråling som hver av TRAPPIST-1-planetene mottar.
Som Bourrier forklarte i en Hubble-pressemelding, hjalp dette dem til å bestemme vanninnholdet i systemets syv planeter:
“Ultrafiolett stråling er en viktig faktor i den atmosfæriske utviklingen av planeter. Som i vår egen atmosfære, der ultrafiolett sollys bryter molekyler fra hverandre, kan ultrafiolett stjernelys bryte vanndamp i atmosfærene til eksoplaneter til hydrogen og oksygen. "
Hvordan ultrafiolett stråling interagerer med en planetens atmosfære er viktig når det gjelder å vurdere en planets potensielle beboelighet. Mens UV-stråling med lavere energi forårsaker fotodissosiasjon, en prosess der vannmolekyler brytes ned til oksygen og hydrogen, ekstreme ultrafiolette stråler (XUV-stråling) og røntgenstråler får den øvre atmosfære av en planet til å varme opp - noe som får hydrogen og oksygen til å flukt.
Siden hydrogen er lettere enn oksygen, går det lettere tapt til rommet der spektrene kan observeres. Dette er nøyaktig hva Bourrier og teamet hans gjorde. Ved å overvåke TRAPPIST-1-planetens spektre for tegn på hydrogentap, var teamet effektivt i stand til å måle vanninnholdet. Det de fant var at UV-strålingen som ble avgitt av TRAPPIST-1 antyder at planetene kunne ha mistet ganske mye vann i løpet av historien.
Tapene var mest alvorlige for de innerste planetene - TRAPPIST-1b og 1c - som mottar mest UV-stråling fra stjernen deres. Faktisk anslår teamet at disse planetene kunne ha mistet mer enn 20 verdenshav verdt vann i løpet av systemets historie - noe som anslås å være mellom 5,4 og 9,8 milliarder år gammelt. Med andre ord, disse indre planetene ville være bein tørre og absolutt sterile.
Imidlertid antyder de samme funnene også at de ytre planetene i systemet har mistet betydelig mindre vann over tid, noe som kan bety at de fremdeles har store mengder på overflatene. Dette inkluderer de tre planetene som er innenfor stjernens beboelige sone - TRAPPIST-1e, f og g - som indikerer at disse planetene tross alt kan være beboelige.
Disse funnene styrkes av det beregnede vanntapet og geofysiske utslippshastigheter, noe som også favoriserer ideen om at de mer massive og ytterste planetene har beholdt mesteparten av vannet over tid. Disse funnene er svært viktige, ved at de videre demonstrerer at atmosfærisk flukt og evolusjon er nært knyttet sammen på planetene til TRAPPIST-1-systemet.
Funnene er også oppmuntrende, siden tidligere studier som vurderte tap av atmosfæren i dette systemet malte et ganske dystert bilde. Disse inkluderer de som indikerte at TRAPPIST-1 opplever for mye bluss, at selv rolige røde dverger utsetter planetene sine for intens stråling over tid, og at avstanden mellom TRAPPIST-1 og dens respektive planeter ville bety at solvind vil bli avsatt direkte på deres atmosfærer.
Med andre ord, disse studiene betviler hvorvidt stjerner som går i bane rundt M-typen (rød dverg) stjerner vil kunne beholde atmosfærene over tid - selv om de hadde en jordlignende atmosfære og magnetosfære. I likhet med Mars indikerte denne forskningen at stripping i atmosfæren forårsaket av solvind vil uunngåelig gjøre overflatene kalde, uttørkede og livløse.
Kort sagt, dette er en av få gode nyheter vi har mottatt siden eksistensen av syv planeter i TRAPPIST-1-systemet (og tre potensielt beboelige) først ble kunngjort. Det er også en positiv indikasjon for så vidt det er mulig å bruke røde dvergstjernersystemer. De siste årene har mange av disse imponerende eksoplanettfunn funnet sted rundt røde dvergstjerner - dvs. Proxima b, LHS 1140b, Gliese 581g, Gliese 625b og Gliese 682c.
Gitt antallet steinete planeter som er blitt oppdaget som går i bane rundt denne typen stjerner - og det faktum at de er de vanligste i universet (står for 70% av stjernene i Melkeveien alene) - vel vitende om at de kunne støtte beboelige planeter er absolutt velkommen! Men selvfølgelig understreker Bourrier og kollegene at studien ikke er avgjørende, og ytterligere forskning er nødvendig for å avgjøre om noen av TRAPPIST-1-planetene faktisk er vannholdige.
Som Bourieer antydet, vil dette sannsynligvis involvere neste generasjons teleskoper:
“Selv om resultatene våre antyder at de ytre planetene er de beste kandidatene til å søke etter vann med det kommende James Webb-romteleskopet, fremhever de også behovet for teoretiske studier og komplementære observasjoner på alle bølgelengder for å bestemme arten av TRAPPIST-1-planetene og deres potensielle brukbarhet. ”
Klippete planeter rundt den vanligste stjernetypen, potensialet for å beholde vann og 1 milliard potensielle planeter i Melkeveis galaksen alene. En ting er sikkert: James Webb romteleskopet kommer til å ha hendene fulle når det er utplassert i oktober 2018!
Og husk å sjekke ut denne animasjonen av TRAPPIST-1-systemet også, takket være L. Calçada og ESO:
