През февруари 2017 г. екип от европейски астрономи обяви откриването на седемпланетна система, която орбитира около близката звезда TRAPPIST-1. Освен факта, че всичките седем планети са скалисти, там е добавен бонус от три от тях в орбита в обитаемата зона на TRAPPIST-1. От това време са проведени множество изследвания, за да се определи дали някоя от тези планети може да бъде обитаема или не.
В съответствие с тази цел, тези изследвания са се фокусирали върху това дали тези планети имат атмосфера или не, техните композиции и интериор. Едно от последните проучвания е проведено от двама изследователи от лабораторията за хладни светове на университета Колумбия, които определят, че една от планетите TRAPPIST-1 (TRAPPIST-1e) има голямо желязно ядро - откритие, което може да има последици за обитаемостта на тази планета.
Изследването - озаглавено „TRAPPIST-1e има голямо желязо ядро“, което наскоро се появи онлайн - беше проведено съответно от Габриел Енгълмен-Суиса и Дейвид Кипинг, студент от старшина и асистент по астрономия в Колумбийския университет. За целите на своето проучване Енглемен-Суиса и Кипинг се възползваха от скорошни проучвания, които поставиха ограничения върху масите и радиусите на планетите TRAPPIST-1.
Тези и други изследвания са се възползвали от факта, че TRAPPIST-1 е седем планетна система, което я прави идеално подходяща за изследвания на екзопланети. Както каза професор Кипинг за Space Magazine по имейл:
„Това е прекрасна лаборатория за екзопланетарни науки по три причини. Първо, системата има огромни седем транзитни планети. Дълбочината на транзитите диктува размера на всяка планета, така че можем да измерим те размерите им доста точно. Второ, планетите гравитационно си взаимодействат една с друга, което води до промени във времето на транзитите и те са били използвани за извеждане на масите на всяка планета, отново до впечатляваща точност. Трето, звездата е много малка като късно М-джудже, около осма от размера на Слънцето, и това означава, че транзитите се появяват 8 ^ 2 = 64 пъти по-дълбоки, отколкото биха били, ако звездата беше с размер на Слънце. Така че тук имаме много неща, които работят в наша полза. "
Заедно Englemann-Suissa и Kipping използваха измервания на маса и радиус на планетите TRAPPIST-1, за да извлекат минималната и максималната фракция на радиуса на ядрото (CRF) на всяка планета. Това се основава на проучване, което те преди това проведоха (заедно с Jingjing Chen, кандидат на докторантите в Колумбийския университет и член на лабораторията Cool Worlds), в което разработиха своя метод за определяне на CRF на планетата. Както Кипинг описа метода:
„Ако знаете масата и радиуса много точно, подобно на системата TRAPPIST-1, можете да ги сравните с прогнозираните от теоретичните модели на вътрешната структура. Проблемът е, че тези модели обикновено се състоят от възможни четири слоя, желязна сърцевина, силикатна мантия, воден слой и лека летлива обвивка (Земята има само първите два, нейната атмосфера допринася незначително за масата и радиуса). Така че четири неизвестни и две измерени количества по принцип е неограничен и неразрешим проблем. "
Проучването им също взе предвид предишната работа на други учени, които се опитаха да поставят ограничения върху химичния състав на системата TRAPPIST-1. В тези изследвания авторите предполагат, че химичните състави на планетите са свързани с тази на звездата, която може да бъде измерена. Въпреки това, Енглеман-Суиса и Кипинг взеха по-„агностичен“ подход и просто разгледаха граничните условия на проблема.
„Ние по същество казваме, че предвид масата и радиуса, няма модели с ядра по-малки от X, които евентуално да обяснят наблюдаваната маса и радиус“, каза той. „Ядрото може да е по-голямо от X, но трябва да бъде поне X, тъй като никой теоретичен модел не може да го обясни по друг начин. Ето защо X ще съответства на това, което бихме могли да наречем минималната фракция на радиуса на ядрото. След това играем една и съща игра за максимално ограничение. “
Определиха, че минималният размер на ядрото на шест от планетите TRAPPIST-1 по същество е нула. Това означава, че техните състави могат да бъдат обяснени, без задължително да имат желязна сърцевина - например чиста силикатна мантия може да бъде всичко, което има там. Но в случая на TRAPPIST-1e, те откриха, че ядрото му трябва да представлява най-малко 50% от планетата по радиус и най-много 78%.
Сравнете това със Земята, където плътната вътрешна сърцевина от желязо и никел и течна външна сърцевина от разтопена желязо-никелова сплав представляват 55% от радиуса на планетата. Между горната и долната граница на CRF на TRAPPIST-1e, те заключиха, че тя трябва да има плътно ядро, което вероятно е сравнимо с Земята. Това откритие може да означава, че от всички планети TRAPPIST-1, e е най-„подобен на Земята“ и вероятно има защитна магнитосфера.
Както Кипинг посочи, това може да има огромни последици, когато става дума за лов на обитаеми екзопланети, и може да изтласка TRAPPIST-1e в началото на списъка:
„Това ме вълнува по-специално за TRAPPIST-1e. Тази планета е малко по-малка от Земята, седи точно в обитаемата зона и сега знаем, че има голямо желязно ядро като Земята. Знаем също, че не притежава лек летлив плик благодарение на други измервания. Освен това TRAPPIST-1 изглежда по-тиха звезда от Proxima, така че аз съм много по-оптимистичен за TRAPPIST-1e като потенциална биосфера, отколкото в момента Proxima b. "
Това със сигурност е добра новина в светлината на скорошни проучвания, които сочат, че Proxima b вероятно няма да бъде обитаем. Между звездата, излъчваща мощни пламъци, които могат да се видят с просто око с вероятността атмосфера и течна вода да не оцелеят дълго на повърхността й, най-близката екзопланета до нашата Слънчева система в момента не се счита за добър кандидат за намиране на обитаем свят или извънземен живот.
През последните години Кипинг и неговите колеги също посветиха себе си и лабораторията на Cool Worlds на изследването на възможните екзопланети около Proxima Centauri. Използвайки спътника за микроизменливост и трептене на звезди (MOST) на Канадската космическа агенция, Кипинг и неговите колеги наблюдаваха Proxima Centauri през май 2014 г. и отново през май 2015 г., за да търсят признаци на преминаващи планети.
Докато откриването на Проксима b в крайна сметка беше направено от астрономите в ЕСО, използвайки метода на радиалната скорост, тази кампания беше важна за привличане на вниманието към вероятността да се намерят земни, потенциално обитаеми планети около близките звезди от типа М (червено джудже). В бъдеще Кипинг и неговият екип също се надяват да проведат проучвания на Proxima b, за да установят дали има атмосфера и да определят каква може да бъде нейната CRF.
За пореден път се оказва, че една от многото скални планети, обикаляща около ордена звезда от червено джудже (и която е по-близо до Земята), може просто да бъде основен кандидат за проучвания за обитаемост! Бъдещи проучвания, които ще се възползват от въвеждането на телескопи от ново поколение (като Космически телескоп Джеймс Уеб) без съмнение ще разкрие повече за тази система и за всички потенциално обитаеми светове, които има.
