През февруари 2017 г. учените от НАСА обявиха съществуването на седем земни (т.е. скалисти) планети в рамките на звездната система TRAPPIST-1. Оттогава системата е основна точка на интензивни изследвания, за да се определи дали някоя от тези планети може да бъде обитаема или не. В същото време астрономите се чудят дали всички планети на системата всъщност са отчетени.
Например, може ли тази система да има газови гиганти, дебнещи във външните й достижения, както правят много други системи със скалисти планети (например нашата)? Това беше въпросът, с който екип учени, водени от изследователи от Института за наука на Карнеги, се опитаха да се справят в скорошно проучване. Според техните открития, TRAPPIST-1 може да бъде заобиколен от газови гиганти на много по-голямо разстояние от седемте си скални планети.
Изследването, озаглавено „Астрометрични ограничения върху масите от гигантски планети с дълъг период в планетарната система TRAPPIST-1“, наскоро се появи в The Astronomical Journal, Както посочват в своето проучване, екипът разчита на последващи наблюдения, направени на TRAPPIST-1 за период от пет години (от 2011 до 2016 г.), използвайки телескопа du Pont в обсерваторията Las Campanas в Чили.
Използвайки тези наблюдения, те се опитаха да определят дали TRAPPIST-1 може да има неоткрити по-рано газови гиганти в орбита в рамките на външните достижения на системата. Както д-р Алън Бос - астрофизик и планетарен учен с Отдела за наземния магнетизъм на Института Карнеги и водещ автор на хартията - обясни в изявление на Карнеги:
„Редица други звездни системи, включващи планети с размер на Земята и суперземли, също са дом на поне един газов гигант. И така, въпросът дали тези седем планети имат газови братя и сестри с орбити с по-дълъг период е важен въпрос. "
Години наред Boss провежда проучване за екзопланет-лов с съавторите на изследването - Alycia J. Weinberger, Ian B. Thompson, et al. - известен като Астрометрично търсене на планети в Карнеги. Това проучване разчита на камерата за търсене на астрометрична планета Карнеги (CAPSCam), инструмент в телескопа Дю Понт, който търси извънсоларни планети, използвайки астрометричния метод.
Този индиректен метод за лов на екзопланети определя наличието на планети около звезда чрез измерване на колебанието на тази звезда домакин около центъра на масата на системата (известен още като нейния барицентър). Използвайки CAPSCam, Boss и неговите колеги разчитаха на няколко години наблюдения на TRAPPIST-1, за да определят горните граници на масата за всички потенциални газови гиганти, орбитиращи в системата.
От това те стигнаха до извода, че планетите, които са до 4,6 маси на Юпитер, могат да обикалят около орбитата на звездата с период от година. Освен това те откриха, че планетите до 1,6 маси на Юпитер могат да обикалят около орбитата на звездата с 5-годишни периоди. С други думи, възможно е TRAPPIST-1 да има някои дългосрочни газови гиганти, обикалящи около орбитите си, по същия начин, по който газовите гиганти за дълъг период съществуват извън орбитата на Марс в Слънчевата система.
Ако е вярно, съществуването на тези гигантски планети би могло да разреши продължаващ дебат за формирането на газовите гиганти на Слънчевата система. Според най-общоприетата теория за образуването на Слънчевата система (т.е. Мъглява хипотеза) Слънцето и планетите са родени от мъглявина от газ и прах. След като този облак претърпя гравитационен срив в центъра, образувайки Слънцето, останалият прах и газ изравниха в диск, който го заобикаля.
Земята и другите земни планети (Меркурий, Венера и Марс) се образуват по-близо до Слънцето от натрупването на силикатни минерали и метали. Що се отнася до газовите гиганти, има някои конкурентни теории за това как са се образували. В един от сценариите, известен като теория на основната аккреция, газовите гиганти също започват да се натрупват от твърди материали (образуващи твърдо ядро), които стават достатъчно големи, за да привлекат обвивка от заобикалящия газ.
Конкуриращо обяснение - известно като теория на нестабилността на диска - твърди, че те са се образували, когато дискът на газ и прах е придобил спирална форма на рамото (подобно на галактика). След това тези оръжия започнаха да се увеличават по маса и плътност, образувайки бучки, които бързо се сляха и образуваха бебешки газови гиганти. Използвайки изчислителни модели, Boss и неговите колеги разгледаха и двете теории, за да видят дали газовите гиганти могат да се образуват около звезда с ниска маса като TRAPPIST-1.
Докато ядрото не е вероятно, теорията за нестабилността на диска показва, че газовите гиганти могат да се образуват около TRAPPIST-1 и други звезди с червена джудже с ниска маса. Като такова, това проучване предоставя теоретична рамка за съществуването на газови гиганти в звездни системи с червени джуджета, за които вече е известно, че имат скалисти планети. Това със сигурност е обнадеждаваща новина за ловци на екзопланети, като се има предвид, че скалата от скалисти планети е намерена в орбита от червени джуджета от късно.
Освен TRAPPIST-1, те включват най-близката екзопланета до Слънчевата система (Proxima b), както и LHS 1140b, Gliese 581g, Gliese 625b и Gliese 682c. Но както Бос също отбеляза, това изследване все още е в начален стадий и трябва да се проведат много повече изследвания и дискусии, преди да може да се каже нещо окончателно. За щастие, проучвания като това помагат да се отворят вратата към подобни изследвания и дискусии.
„Планетите с газови гиганти, открити на дългосрочни орбити около TRAPPIST-1, могат да оспорват основната теория за нарастване, но не непременно теорията на нестабилността на диска“, казва Бос. „Има много пространство за по-нататъшно изследване между орбитите от по-дълъг период, които изучихме тук, и много късите орбити на седемте известни планети TRAPPIST-1.“
Шефът и неговият екип също твърдят, че продължителните наблюдения с CAPSCam и по-нататъшните усъвършенствания в неговия тръбопровод за анализ на данни ще открият всякакви дългосрочни планети, или ще поставят още по-строги ограничения върху горните им граници на масата. И разбира се, разполагането на инфрачервени телескопи от ново поколение, като космическия телескоп Джеймс Уеб, ще помогне при лова на газови гиганти около звезди на червено джудже.
