Kunngjøringen om et syv-planetersystem rundt stjernen TRAPPIST-1 tidligere i år satte igang en mengde vitenskapelig interesse. Ikke bare var dette en av de største gruppene av planeter som ble oppdaget rundt en enkelt stjerne, det faktum at alle syv ble vist å være landlige (steinete) i naturen var svært oppmuntrende. Enda mer oppmuntrende var det faktum at tre av disse planetene ble funnet i bane rundt stjernens beboelige sone.
Siden den tid har astronomer søkt å lære alt de kan om dette planetsystemet. Bortsett fra om de har atmosfærer eller ikke, ønsker astronomer også å lære mer om baner og overflateforhold. Takket være innsatsen fra et internasjonalt team av astronomer ledet av University of Washington, har vi nå en nøyaktig ide om hvordan forholdene kan være på den ytterste planeten - TRAPPIST-1h.
I følge teamets studie - “En syv-planet resonanskjede i TRAPPIST-1”, som nylig ble publisert i tidsskriftet Naturastronomi - de stolte på data fra Kepler-oppdraget for å bestemme planetens omløpsperiode. Konkret konsulterte de data innhentet under kampanje 12 for K2-oppdraget, en 79-dagers observasjonsperiode som gikk fra 15. desember 2016 til 4. mars 2017.
Ledet av Rodrigo Luger, en doktorgradsstudent ved University of Washington, var teamet allerede klar over mønster i banene til systemets seks indre planeter. Dette var basert på tidligere data levert av Spitzer-romteleskopet, som indikerte at disse planetene er i en orbital resonans - dvs. deres respektive orbitalperioder er matematisk beslektede og påvirker hverandre.
Fra disse dataene hadde teamet allerede beregnet at TRAPPIST-1h ville ha en orbital periode på bare under 19 dager. Når de konsulterte K2-dataene, la de merke til at i løpet av den 79-dagers observasjonsperioden foretok TRAPPIST-1h fire overføringer av stjernen - som fungerte til en omløpstid på 18,77 dager. Med andre ord fant teamet at observasjonene deres stemte overens med beregningene deres.
Dette funnet var en kjærkommen lettelse for Luger og kollegene. Som han uttalte i en UW-pressemelding:
“TRAPPIST-1h var akkurat der teamet vårt spådde å være. Det hadde meg bekymret en stund at vi så det vi ønsket å se. Ting er nesten aldri akkurat som du forventer på dette feltet - det er vanligvis overraskelser rundt hvert hjørne, men teori og observasjon stemte perfekt sammen i dette tilfellet. ”
Oppdagelsen av denne resonansen betyr at TRAPPIST-1 har satt en annen rekord. For det første er det allerede kjent fra å være et av bare to-stjerners systemer til å være vertskap for syv ekstrasolplaneter - den andre er HR 8832-stjernersystemet, en variabel stjerne av K3V-typen i hovedsekvensen som ligger 21 lysår unna. For det andre har den de mest bekreftede terrestriske planetene som hittil er oppdaget i et enkeltstjernesystem.
Men med disse siste dataene holder TRAPPIST-1 nå rekorden for å ha flest planeter også i en orbital resonans. De forrige plassinnehaverne var Kepler-80 og Kepler-223, som begge har fire planeter i en orbital resonans. I følge Luger ble denne resonansen sannsynligvis etablert da TRAPPIST-1-systemet fremdeles var ung og planetene fortsatt var i ferd med å danne seg. Som Luger forklarte:
“Resonansstrukturen er ikke tilfeldig, og peker på en interessant dynamisk historie der planetene sannsynligvis vandret innover i låsetrinn. Dette gjør systemet til en stor testbed for planetdannelse og migrasjonsteorier. Vi kan derfor se på en planet som en gang var beboelig og siden har frosset over, noe som er fantastisk å tenke på og er flott for oppfølgingsstudier. ”
Muligheten for at planetene oppnådde sin nåværende banedans tidlig i systemets historie, kan også bety at TRAPPIST-1h en gang var beboelig. Mens tre planeter går i bane med stjernens beboelige sone (TRAPPIST-1 d, e og f), kretser TRAPPIST-1h stjernen i en avstand på omtrent 10 millioner km (6 millioner mi), noe som plasserer den langt utenfor rekkevidden til stjerners beboelige sone.
Faktisk på denne avstanden får TRAPPIST-1h omtrent like mye energi fra solen som dvergplaneten Ceres (lokalisert i vårt solsystem i Main Asteroid Belt, mellom Mars og Jupiter), noe som resulterer i en gjennomsnittlig overflatetemperatur på 173 K (-100 ° C; -148 ° F). Men i det siste, da stjernen var lysere og varmere, kan planeten ha mottatt nok energi til at overflaten ville ha vært varm nok til å støtte flytende vann.
"Vi kan derfor se på en planet som en gang var beboelig og siden har frosset over, noe som er fantastisk å tenke på og er flott for oppfølgingsstudier," sa Luger. TRAPPIST-1 er også en førstekandidat for oppfølgingsstudie gitt dens nærhet. Ligger bare 39,5 lysår fra Jorden, gir denne stjernen og planetenes system noen eksepsjonelle muligheter for å studere eksoplaneter og M-type stjernevennlighet.
Utover det demonstrerte også denne studien at til tross for svikt i to reaksjonshjul, er Kepler-oppdraget fremdeles ekstremt nyttig når det gjelder studiet av eksoplaneter. Til tross for at det å holde et jevnlig øye med TRAPPIST-1-systemet ga instrumentelle utfordringer, klarte Kepler fremdeles å produsere pålitelig informasjon som var i samsvar med teamets beregninger.
I tillegg til å bestemme TRAPPIST-1hs omløpsperiode, brukte teamet K2-data for å karakterisere banene til de andre seks planetene ytterligere, utelukke muligheten for at det er flere planeter i systemet, og lære mer om selve stjernen (for eksempel rotasjonen av den) periode og aktivitetsnivå). Denne informasjonen vil også være avgjørende for å avgjøre om noen av planetene som ligger i stjernens beboelige sone, faktisk kan være beboelige.
Oppdagelsen av TRAPPIST-1-systemet var en hendelse som var mange år i gang. Men hastigheten som nye funn dukket opp har vært veldig imponerende. I løpet av de kommende årene, med utplassering av neste generasjons planetjegere - som James Webb Teleskop og Transitting Exoplanet Survey Satellite (TESS) - vil vi kunne grave dypere og lære enda mer.
Og husk å glede deg over denne videoen av TRAPPIST-1s resonans i banen, med tillatelse av adjunkt Daniel Fabrycky ved University of Chicago:
