Astronomiya

TRAPPIST-1 və onun planetlərinin gələcəkdə planlaşdırılan müşahidələri varmı?

TRAPPIST-1 və onun planetlərinin gələcəkdə planlaşdırılan müşahidələri varmı?

Bu yaxınlarda TRAPPIST-1 ulduzunun ətrafında yeni planetlərin kəşfi 7 yerüstü teleskopun və həmçinin Spitzer Kosmik Teleskopunun müşahidələri ilə baş verdi. Məsul astronomlar qrupu, orbital məlumat və planet kütləsi daxil olmaqla, hələ də böyük qeyri-müəyyənliklərə sahib olan bir çox müvafiq parametr olduğunu qeyd etdi. Mümkün atmosfer quruluşu ilə əlaqədar bir həyəcan da var.

Varmı qəti sistemin gələcək müşahidələri planlaşdırılır? Güman edirəm ki, bir anda James Webb Space Teleskopu tərəfindən hədəf alınacaq, amma bu bir il yarımdır işə düşməyəcək və başqa hədəfləri də çoxdur.

Ətraflı məlumat axtarmıram - bilirəm ki, asanlıqla toplamaq olmur - amma Subaru Teleskopu və Planet Nine haqqında bu kimi ümumi bir qeyd varsa, bu fantastik olardı.


Bu kəşf haqqında məlumatları ətraflı şəkildə təqdim edən bir veb sayt trappist.one yaradıldı. "Gələcək" bölməsində bunlar xüsusi olaraq bildirilir:

Qısa müddətdə yenidən təyin olunmuş Kepler peykinin (K2 adı verilən) fotometrik təqibi və Spitzer istifadə etdiyi yeni müşahidələrin yanında planetin 1 saatlıq dövrü aşkarlanmalıdır. Əlavə planetlər də axtaracağıq. Tezis əyriləri, yerüstü ölçmələrlə birləşdirildikdə, planetlərin hər biri üçün tranzit vaxtı ölçmələrinin sayı artacaqdır. Bu, bizə daha dəqiq kütlələr və orbital eksantrikliklər verəcəkdir. Bu, planetlərin daha çox qayalıq olub olmadığını və ya su kimi müəyyən miqdarda uçucu tərkibli olub olmadığını təsdiq edəcəkdir.

Orta müddətdə, Hubble istifadə edərək TRAPPIST-1 planetlərinin atmosferini aşkarlamaq üçün ilk cəhdləri, daha sonra James Webb sayəsində daha dərin araşdırmalar gözləyə bilərik. James Webb prinsipcə planetlərin istiliyini ölçə bilər və atmosferlərinin kimyəvi tərkibini aşkar edə bilər. Bunu TRAPPIST-1 planetlərinin onlarla tutulmasını toplayaraq edəcəkdir. Yeddi planetin bir sistemdə olmasının üstünlüyü ondadır ki, onları bir-biri ilə müqayisə edə bilərik.

Görünür hazırda istifadə edirlər KeplerSpitzer və istifadə etməyi planlaşdırırıq Hubble yaxın gələcəkdə də JWST işə salındıqdan sonra.


NASA-nın paylaşdığı videoda JWST-nin TRAPPIST 1 sistemini müşahidə etmək üçün istifadə ediləcəyi xüsusi qeyd olunur. Əsas hədəflərdən biri olacaq məlumat.


TRAPPIST-1: Parlaq Gələcəyə Qaranlıq Ulduz

Brett Morris doktorluq dərəcəsidir. Washington Universitetində astronomiya və astrobiologiya ixtisası üzrə namizəd. Bundan əvvəl Brett Merilend Universitetində astronomiya və fizika təhsili aldı və Nyu-Yorkdakı Long Islandda böyüdü. Brett həmişə astronom olmaq istəyib və demək olar ki, var! *[email protected]

Gənc rəyçilər

Stevenson Pakt İbtidai məktəbi

Biz Stevenson PACT-ın yaradıcı, beşinci sinif, əhatəli, əyləncəli, yenilikçi, yetkin, məsuliyyətli, enerjili, praktiki elmə qarışan, xeyirxah, səxavətli, möhkəm, icma əsaslı, işbirlikçi, həvəsli tələbələrik! Yazıçılar olaraq, iddialarımızı və elmi araşdırmalarımızı yaxşılaşdırmaq üçün gerçəkləri tapmaq və qeyd etmə strategiyamızla spesifik olmaq üzərində çalışırıq.

Mücərrəd

Günəş sistemimizin xaricindəki planetlər olan ekzoplanetlərə ev sahibliyi etdiyi bilinən minlərlə ulduz arasında xüsusilə füsunkar bir ulduz fərqlənir. TRAPPIST-1 kimi tanınır: Yupiter böyüklüyündə kiçik bir ulduz, bir deyil, iki deyil, yeddi Yer ölçüsündə planetlər! Bu planetlər, ehtimal ki, torpaq kimi qayalıq dünyalardır və bəzilərində maye suyun mövcud olması üçün doğru səth temperaturu ola bilər, amma bu, bu planetlərin atmosferə sahib olub-olmamasına və bu atmosferlərin nədən ibarət olduğuna bağlıdır. Astronomlar hazırda TRAPPIST-1-in parlaq və ya qaranlıq ləkələrin olub olmadığını, planetlərini görmə tərzimizə təsir göstərə biləcəyini öyrənmək üzərində işləyirlər.


TRAPPIST-1 Planetlərinin Atmosferi Varmı?

2017-ci ilin fevralında NASA yaxınlıqdakı bir ulduzun (TRAPPIST-1) ən azı yeddi qayalı planetdən ibarət bir sistemə sahib olduğunu elan etməsi ilə elmi ictimaiyyət sevindi! O vaxtdan bəri, astronomlar bu ekzoplanetlər haqqında daha çox məlumat əldə etmək ümidi ilə hər cür təqib və araşdırma aparmışlar. Xüsusilə, ulduzların Yaşana bilən Zonasında (HZ) yerləşən planetlərin hər hansı birinin həqiqətən yaşayış üçün əlverişli olub olmadığını öyrənməyə çalışdılar.

Bu tədqiqatların əksəriyyəti TRAPPIST-1 planetlərinin səthlərində kifayət qədər suyun olub-olmaması ilə bağlı idi. Ancaq eyni dərəcədə vacibdir ki, yaşayış mühitinin olub-olmaması. TRAPPIST-1 planetlərində bu günə qədər aparılan bütün müşahidələrin icmalını təqdim edən son bir araşdırmada, bir qrup, sözügedən planetdən asılı olaraq, ümumiyyətlə yaxşı atmosferlərə sahib olduqlarını tapdı.

Bu yaxınlarda jurnalda görünən araşdırma Kosmik Elm Rəyləri, Cenevrə Astronomiya Rəsədxanası (GAO), Bern Universiteti, Laboratoire d'astrophysique de Bordeaux (LAB), London İmperial Kollecindəki Astrofizika Tədqiqat Qrupu və Atmosfer və Kosmos Laboratoriyası beynəlxalq tədqiqatçılar qrupu tərəfindən aparılmışdır. Kolorado Universitetində Fizika (LASP).

Başlanğıcda, Transit Spektroskopiya (aka. Transit Method) istifadə edərək sistemin üç & # 8217s ekzoplanetini aşkar edən Belçika, Liege Universitetindən bir astronom qrupu idi. Bu metod üçün astronomlar ulduzları parlaqlığındakı dalğalara görə izləyirlər, bu da planetlərin müşahidəçiyə nisbətən ulduzun qarşısından keçməsinin (aka. Tranzit) nəticəsidir.

Sistemə, onları aşkar etmək üçün istifadə olunan alətin şərəfinə TRAPPİST-1 adı verildi, bu da Çilidəki ESO & # 8217s La Silla Rəsədxanasında və Mərakeşdəki Observatoire de l & # 8217Oukamedmedə yerləşən Transiting Planets and Planetesimals Small Telescope (TRAPPIST) idi. 2017-ci ilin fevral ayında daha dörd ekzoplanetin varlığı və üçünün ulduz & # 8217s HZ ilə dövr etdiyi gerçəkləşdi.

O vaxtdan bəri, TRAPPIST-1 sistemi ekzoplanet tədqiqatları üçün astronomlar tərəfindən əla namizəd sayıldı. Bunun üçün Martin Turbet'in (GAO-da postdoktoral tədqiqatçı və tədqiqatın aparıcı müəllifi) Universe Today-ə elektron poçtla izah etdiyi bir sıra səbəblər var:

& # 8220The TRAPPIST-1 sistemi, yaşayış qabiliyyəti tədqiqatları üçün çox uyğundur, çünki gözləməsi ən asan olan teleskoplarla xarakterizə edilən, potensial olaraq yaşana bilən ekzoplanetlərdən hazırlanan planet sistemidir. Bu, əsasən (1) TRAPPIST-1 sisteminin çox yaxın olması (bizdən 39 işıq ili), (ii) planetlərin ulduzlarının qarşısında (tez-tez) keçməsi və (iii) ana ulduzun olmasıdır. TRAPPIST-1, son dərəcə kiçik radiuslu ultra sərin bir cırtdandır. & # 8221

Bir sözlə, bir ulduz ətrafında yeddi ekzoplanetin olması, onların ulduz qarşısında tranzitlər etmək üçün çox sayda fürsətin olacağı deməkdir. Bu hallarda, astronomlar planetdən spektrləri toplaya bilirlər, çünki ulduzdan gələn işıq planetin ətrafından və atmosferindən keçir (ötürmə spektroskopiyası adlanan bir proses). Bundan sonra elm adamları bu məlumatları araşdıraraq hansı kimyəvi elementlərin olduğunu təyin edə bilirlər.

TRAPPIST-1 digər tip ulduzlarla müqayisədə kütləsi az, sərin və nisbətən zəif olan M tipli (qırmızı cırtdan) bir ulduz olduğundan & # 8211; planetar tranzitlərin səbəb olduğu parlaqlıq dipləri nisbətən böyükdür. . Bu xüsusiyyət, TRAPPIST-1 sistemindəki yeddi planetə aid olan, orbitdəki hər qayalı planet üçün ötürülmə spektroskopiyası texnikasının yerinə yetirilməsini çox asanlaşdırır.

Ancaq indiyə qədər aparılan tədqiqatların hamısı çox ürəkaçan olmamışdır. Əslində, TRAPPIST-1 planetlərindən bəzilərinin suyun kütlələrinin böyük bir hissəsini təşkil edə biləcəyini göstərən bir çox tədqiqat aparılmışdır (onları su aləmləri halına gətirir & # 8220). Bunun üzərinə, planetlərində & # 8217; s atmosferə zərər verə biləcək alovlanmalara meylli olan qırmızı cırtdan ulduzların təbiəti var.

Bununla yanaşı, digər tədqiqatlar qırmızı cırtdanların ətrafında dövr edən ekzoplanetlərin radiasiyaya qarşı kifayət qədər atmosferə və bulud örtüyünə sahib olduqları müddətdə hələ də yaşayış üçün yararlı ola biləcəyini tapdı. TRAPPIST-1 planetlərinin bu cür atmosferə sahib olma ehtimalını qiymətləndirmək üçün Turbet və həmkarları bu günə qədər TRAPPIST-1 sistemində əldə edilmiş bütün məlumatları nəzərdən keçirirdilər.

Sənətçinin təəssüratı ultra sərin qırmızı cırtdan ulduz TRAPPIST-1-in ətrafında fırlanan planetlərin bir neçəsini göstərir. Kredit: ESO / M. Kornmesser

Buraya planetlərdən alınan tranzit müşahidələr, həmçinin sıxlıq ölçmələri, ötürülmə spektroskopiyası, sistemin şüalanma mühiti, planetlərin əmələ gəlməsi və miqrasiyası ilə bağlı nəzəriyyələr, planetlərin orbital sabitliyi, iqlim modelləşdirilməsi və qazın nə qədər qaz olduğunu nəzərə alan modellər daxildir. planetlər kosmosa itirirlər (aka. qaçış modelləri).

& # 8220 Mövzu ilə əlaqədar mövcud olan ən yaxşı teleskoplarla (Hubble Space Teleskopu, Spitzer Space Teleskopu, Çox Böyük Teleskop və s.) Müşahidələrdən tutmuş üç ölçülü ədədi iqlim modelləri kimi ən inkişaf etmiş nəzəri modellərə qədər bütün mövcud işləri nəzərdən keçirdik. & # 8221 dedi Turbet.

Tapdıqları şey ürəkaçan idi. Yeni başlayanlar üçün TRAPPIST-1 planetlərinin əksəriyyətinin buludsuz, aşağı molekulyar ağırlıqlı atmosferə sahib olmadığını və Yerin ilkin atmosferinin bənzərinə bənzədiklərini təyin edə bildilər. İkincisi, atmosferi olan bu planetlərin, ehtimal ki, daha yüksək atom ağırlığına sahib elementlərdən ibarət olduğuna dair inandırıcı dəlil tapdılar. Və ya Turbetin xülasəsi:

& # 8220Yeddi TRAPPIST-1 planetinin hidrogen əsaslı atmosferə sahib olmasının çətin olduğunu müəyyən etdik. TRAPPIST-1 planetlərinin (əgər varsa) atmosferlərinin böyük ehtimalla karbon dioksid, oksigen və ya su üstünlüklü olmasını təklif etdik. & # 8221

TRAPPIST-1 sistemində yeni kəşf edilən planetlərdən biri olan TRAPPIST-1f-nin mümkün səthini göstərən illüstrasiya. Kreditlər: NASA / JPL-Caltech

Başqa sözlə desək, yeddi TRAPPIST-1 planetindən atmosferi olanların həyat üçün əlverişli (ən azı, bildiyimiz kimi) növə sahib olması ehtimalı var. Bu, vacib bir iqlim stabilizatoru və fotosintetik orqanizmlər, oksigen qazı, azot və su kimi uçucu elementlər üçün lazım olan karbon dioksid deməkdir. Buraya yalnız suyun göstəricisi deyil, həm də ulduz radiasiyasına qarşı qorunma təmin edən bulud örtüyü daxildir.

Təəssüf ki, Turbet və həmkarları, TRAPPIST-1 planetlərində bu elementlərin hamısına sahib atmosfer olduğunu inamla deyə bilməzlər. Bununla birlikdə, bu iş sistem haqqında indiyə qədər bildiklərimizə əsaslanaraq bu ehtimala məhdudiyyətlər qoyur. Sonda bu sistemdəki ekzoplanetlərdən birinin yaşayış üçün yararlı olub olmadığını bilmək, yeni nəsil teleskoplarda gözləməli olacaq. Turbetin dediyi kimi:

& # 8220Növbəti nəsil missiyalar - xüsusən James Webb Space Teleskopu və yaxın infraqırmızı yerüstü spektroqraflar - karbon dioksid, oksigen, metan və s. Kimi 'ağır' molekulları aşkar etmək gücünə sahib olacaqlar və buna görə də ola bilərlər. TRAPPIST-1 planetlərinin atmosferə sahib olub olmadığını və əgər varsa, nədən ibarət olduqlarını təyin etmək potensialı. & # 8221

JWST-nin gələn il istifadəyə verilməsi planlaşdırılır, yeni nəsil spektroqraflarla təchiz olunmuş yerüstü teleskopların bu on il ərzində onlayn olacağı gözlənilir. Gələcək üçün planlaşdırılan bu və daha da güclü alətlərlə, astronomlar, nəhayət qalaktikanın küncündə yer üzündən kənar həyat olub olmadığını dəqiq bilməyi gözləyirlər!


Planet Atlamalı Həyat üçün İdeal TRAPPIST-1 Sistemi?

Exoplanet ovçuları, bu ilin əvvəlində cırtdan ulduz TRAPPİST-1 ətrafında dövr edən yeddi qayalı cəsədin tapılması ilə qızıl vurdu; bu, həm ümidləri artıran, həm də kosmosun başqa yerlərində həyatın olub olmadığını anlamaq üçün yeni bir hədəf yaratdı. İndi yeni bir Harvard kağızı, bu sıx planet sisteminin, həyatın planetlər arasında atlaya biləcəyi rahatlığı da test edə biləcəyini və bəlkə də həqiqi Yer kürəsi kimi statuslarımıza dair qeyri-müəyyənliyə son verə biləcəyini göstərir.

Bu sənətkarın təəssüratı TRAPPIST-1 və səthdə əks olunan planetlərini göstərir. Görüntü krediti: NASA / R. Hurt / T. Pyle.

Bir neçə onilliklər ərzində planetlərarası həyat mübadiləsinin tərəfdarları geniş şəkildə oxşar bir ssenari xəyal etdilər və bir meteorit və ya asteroid, həyatı dəstəkləyən bir planetin canlı və ya demək olar ki, yaşayış yerlərini ehtiva edən daşları atmasına təsir etdi.

Planetlərarası kosmosda səyahət etmək, bu materialdan bəziləri həyatın və ya toxumlarının uğurla tanıdıldığı qonşu bir planetə təsir göstərir.

Panspermiya kimi tanınanların bəziləri bu çirklənmə mexanizminin həyatın Kainat boyunca paylanması üçün ən yaygın metod ola biləcəyini və hətta yer üzündəki bütün canlıların başqa bir yerdən qaynaqlandığını ehtimal edir.

Bununla birlikdə, panspermiya modeli qeyri-müəyyənliklər içindədir. Zərbələrin yaratdığı güclü istilik, planetlərarası fəzada aşkar edilmiş yüksək kosmik və ultrabənövşəyi şüaların konsentrasiyası da ola bilər. Gəzintiyə çıxan hər hansı bir şeyin Dünya ilə Mars arasında bir neçə milyon il davam etməsi lazımdır.

Bütün bu qeyri-müəyyənliklər inkişaf etmiş simulyasiyalara və modelləşdirilmələrə baxmayaraq bu gün də qalmaqdadır.

Bəlkə daha asan bir yol varmı? Panspermiyanın başqa bir yerdə baş verdiyinə dair dəlillər taparaq onun etibarlılığını sübut edə bilərikmi?

Harvard-Smithsonian Astrofizika Mərkəzindən Manasvi Lingam, "Eyni biosignature qazları tək bir sistemdə planetlərdə aşkar edilərsə və ya bitki örtüyünün spektral xüsusiyyəti eyni dalğa uzunluğunda meydana gəlsə, bu" siqaret çəkən silah "ola bilər" deyir. bu cür müşahidələrin gələcəkdə Böyük UV / Optik / İnfraqırmızı Tədqiqatçı (LUVOIR) kimi planlaşdırılan teleskopların imkanlarına daxil ola biləcəyinə inananlar.

Yaxşı hara baxmaq lazımdır? Lingam, TRAPPIST-1-in başlamaq üçün pis bir yer olmayacağını düşünür.

Sistemin dar yaşayış zonası içərisində orbitə çıxdığı təsdiqlənən üç planet arasındakı məsafə Yerdən Marsa qədər olduğundan 50 dəfə azdır.

Lingam və həmkarı Avi Loeb bunun həm mübadilə olunan maddi miqdarını artırmaqla həm də təhlükəli planetlərarası məkan boyunca səyahət müddətini azaltmaqla panspermiyanın şansından faydalanması lazım olduğunu düşündülər.

Loeb deyir: "İnsan bildiyimiz kimi, yaşamaq ehtimalının az olduğuna inansa da, zar üç dəfə TRAPPIST-1 sistemində yuvarlandı".

Daha sərt cavablar almaq üçün, ikisi "Riyaziyyat etdilər" & # 8211 və ya ən azından bəziləri.

ArXiv.org saytında yayımlanan yeni bir sənəddə Lingam və Loeb, TRAPPIST-1 yaşayış zonasının mexanikasının sadə bir modelindən istifadə edərək iki suala cavab verdilər: bir planetdən zibil atılırsa, tutulma ehtimalı nə qədərdir? bir qonşu tərəfindən və bu səyahət üçün ortalama səyahət müddəti nə qədər olacaq?

Lingam deyir: "Bunlar əhəmiyyətli dərəcədə bioloji təsir göstərən iki ölçülə bilən mexaniki amildir".

Onların modeli, panspermiyanın, Yer-Mars sistemindən daha çox TRAPPIST-1 sistemində meydana gəlmə ehtimalı çox olduğunu göstərir. Əslində, bu M-cırtdan ulduzların əksəriyyətinin (Qalaktikamızdakı ən çox rast gəlinən ulduzların) ətrafındakı planetar sistemlərin daha çox tıxaclı planetar orbitlərinin, bir planetdən ayrılaraq digərinə dəyən qayanın hissəsi 1000 dəfə çox ola biləcəyi qənaətinə gəldilər. Yer və Mars arasından daha yüksəkdir.

Loeb və Lingam üçün TRAPPIST-1 planetlərinin yaxınlığı digər M-cırtdan ulduz sistemləri üçün adi bir şey deyildi, eyni zamanda yer üzündə öz mühacirətinə tabe olan adaları, yəni adaları xatırladırdı.

Ada biogeoqrafiyası və nəzəri ekologiya modellərinə əsaslanaraq, bunun yalnız M-cırtdanlarda artan panspermiya ehtimalı deyil, həm də bioloji müxtəlifliyi artıran potensial olaraq köçürülən növlərin sayı ola biləcəyini düşünürlər.

Bununla birlikdə, bu sadə modelin məhdudiyyətləri var.

Kolumbiya Universitetinin Astrobiologiya Direktoru Caleb Scharf, təsirlərin miqyasının günəş sistemimizdə gördüyümüz kimi olacağına qarşı xəbərdarlıq etdi.

"Planetlərin bu qədər sıx olduğu TRAPPIST-1 kimi bir sistemdə, material çıxarmaq və planetlər arasında köçürməyə imkan vermək üçün lazımi təsirləri təmin etmək üçün uzunmüddətli asteroidlər və ya qısa müddətli kometalar populyasiyası olmaya bilər."

Model, ilk növbədə həyat şansı barədə heç bir şey söyləmir və yalnız müəyyən bir planetə təsir edəcək qayaların hissəsini deyil, ümumi sayını təyin edə bilir. Nəhayət, həyatın səyahət səyahətinin təsirindən xilas olub-olmamasını dəstəkləyən kompleks kimyəvi biologiyadan heç nə demir.

Buna baxmayaraq, TRAPPIST-1-in panspermiya üçün nisbətən optimal şərtlərinin təsdiqlənməsi gələcəkdə əhəmiyyətli nəticələrə səbəb ola bilər.

"Həyat bu sistem daxilində təsdiqlənsə də, panspermiyanın onu başqa bir planetə köçürdüyünə dair bir dəlil tapmasaq, bunun özümüzün kimi daha az uyğun bir sistemdə olmasını düşünmək çətindir" deyir Lingam, nəzəriyyələrə zərbə vurur öz Mars mənşəyimiz.

Gələcəkdə TRAPPIST-1 və ya başqa bir M-cırtdan sistem ətrafında panspermiya kəşfi, Kainatda tək olmadığımızın gerçəkləşməsini izlədiyini düşünsək, 'Lord Bələdiyyə Başçısının nümayişindən' sonra gəlmiş kimi görünə bilər, yenə də inqilabi olacaq öz başına.

Bu həyatın yayılma mexanizminə bəraət qazandırmaq həyatın kosmos ətrafında necə yayıldığına dair anlayışımızı əsaslı şəkildə dəyişdirəcək və öz yer üzündən gələn köklərimizdəki mübahisələri tamamilə dəyişdirəcəkdir.

Manasvi Lingam & amp; Abraham Loeb. 2017. TRAPPIST-1 sistemində inkişaf etmiş planetlərarası panspermi. PNAS, arXiv nəşri üçün təqdim edilmişdir: 1703.00878


TRAPPIST-1 planetlərində atmosfer varmı?

Sənətçinin təəssüratı ultra sərin qırmızı cırtdan ulduz TRAPPIST-1-in ətrafında fırlanan planetlərin bir neçəsini göstərir. Kredit: ESO / M. Kornmesser

2017-ci ilin fevralında NASA yaxınlıqdakı bir ulduzun (TRAPPIST-1) ən azı yeddi qayalı planetdən ibarət bir sistemə sahib olduğunu elan etməsi ilə elmi ictimaiyyət sevindi. O vaxtdan bəri, astronomlar bu ekzoplanetlər haqqında daha çox məlumat əldə etmək ümidi ilə hər cür təqib və araşdırma aparmışlar. Xüsusilə, ulduzların yaşayış zonalarında (HZ) yerləşən planetlərdən hər hansı birinin həqiqətən yaşayış üçün əlverişli olub olmadığını öyrənməyə çalışdılar.

Bu tədqiqatların əksəriyyəti TRAPPIST-1 planetlərinin səthlərində kifayət qədər suyun olub-olmaması ilə bağlı idi. Ancaq eyni dərəcədə vacibdir ki, yaşayış mühitinin olub-olmaması. TRAPPIST-1 planetlərində bu günə qədər aparılan bütün müşahidələrin icmalını təqdim edən son bir araşdırmada, bir qrup, sözügedən planetdən asılı olaraq, ümumiyyətlə yaxşı atmosferlərə sahib olduqlarını tapdı.

Bu yaxınlarda jurnalda görünən araşdırma Astrobiologiya, Cenevrə Astronomiya Rəsədxanası (GAO), Bern Universiteti, Laboratoire d'astrophysique de Bordeaux (LAB), London İmperial Kollecindəki Astrofizika Tədqiqat Qrupu və Atmosfer və Kosmos Laboratoriyası beynəlxalq tədqiqatçılar qrupu tərəfindən aparılmışdır. Kolorado Universitetində Fizika (LASP).

Başlanğıcda, sistemin üç ekzoplanetini tranzit spektroskopiya ilə aşkar edən Belçika, Liege Universitetindən bir astronom qrupu idi. Bu metod üçün astronomlar ulduzların parlaqlıq səviyyəsindəki dalğaları müşahidə edirlər ki, bu da planetlərin müşahidəçiyə nisbətən ulduzun qarşısından keçməsinin nəticəsidir.

Sistem, onları aşkar etmək üçün istifadə olunan alət olan Transo Planetes and Planetesimals Small Telescope (TRAPPIST), ESO-nun Çilidəki La Silla Rəsədxanasında və Fasdakı Oukaïmeden Rəsədxanasında şərəfinə TRAPPIST-1 adlandırıldı. 2017-ci ilin fevralında, daha üç ekzoplanetin varlığı və üç nəfərin ulduzun HZ ilə dövr etdiyi gerçəkləşdi.

O vaxtdan bəri, TRAPPIST-1 sistemi ekzoplanet tədqiqatları üçün astronomlar tərəfindən əla namizəd sayıldı. Bunun üçün Martin Turbet'in (GAO-da postdoktoral tədqiqatçı və tədqiqatın aparıcı müəllifi) Universe Today-ə elektron poçtla izah etdiyi bir sıra səbəblər var:

"TRAPPIST-1 sistemi, yaşayış qabiliyyəti tədqiqatları üçün çox yaxşı uyğundur, çünki müşahidə edilməsi ən asan olan teleskoplarla xarakterizə olunan potensial yaşayış sahəsi olan ekzoplanetlərdən hazırlanan planet sistemidir. Bu, əsasən (1) TRAPPIST-1 sistem çox yaxındadır (bizdən 39 işıq ili), (ii) planetlər ulduzlarının qarşısında (tez-tez) keçməkdədir və (iii) ev sahibi ulduz TRAPPİST-1 olduqca kiçik radiuslu ultra sərin bir cırtdandır. "

Bir sözlə, bir ulduz ətrafında yeddi ekzoplanetin olması, onların ulduz qarşısında tranzitlər etmək üçün çox sayda fürsətin olacağı deməkdir. Bu hallarda, astronomlar planetdən spektrləri toplaya bilirlər, çünki ulduzdan gələn işıq planetin ətrafından və atmosferindən keçir (ötürmə spektroskopiyası adlanan bir proses). Bundan sonra elm adamları bu məlumatları araşdıraraq hansı kimyəvi elementlərin olduğunu təyin edə bilirlər.

TRAPPIST-1, digər növ ulduzlarla müqayisədə kütləsi az, sərin və nisbətən zəif olan M tipli (qırmızı cırtdan) bir ulduz olduğundan, planetlərindən alınan ötürmə spektroskopiyası tranzit işıq mənbəyinə məruz qalma ehtimalı daha azdır. effekt (TLSE və ya "ulduz çirklənməsi"). Planetlərdən alınan spektr oxularını ulduzun özündən gələn spektrlər atır.

Ancaq indiyə qədər aparılan tədqiqatların hamısı çox ürəkaçan olmamışdır. Əslində TRAPPIST-1 planetlərinin bəzilərində suyun kütlələrinin böyük bir hissəsini təşkil edə biləcəyini (onları "su dünyaları" halına gətirən) bir çox tədqiqat aparılmışdır. Bunun üzərinə qırmızı cırtdan ulduzların təbiəti var ki, bu da planetlərinin atmosferində fəlakət yarada biləcək alovlanmağa meyllidir.

Bununla yanaşı, digər tədqiqatlar qırmızı cırtdanların ətrafında dövr edən ekzoplanetlərin radiasiyaya qarşı kifayət qədər atmosferə və bulud örtüyünə sahib olduqları müddətdə hələ də yaşayış üçün yararlı ola biləcəyini tapdı. TRAPPIST-1 planetlərinin bu cür atmosferə sahib olma ehtimalını qiymətləndirmək üçün Turbet və həmkarları bu günə qədər TRAPPIST-1 sistemində əldə edilmiş bütün məlumatları nəzərdən keçirirdilər.

Buraya planetlərdən alınan tranzit müşahidələr, həmçinin sıxlıq ölçmələri, ötürülmə spektroskopiyası, sistemin şüalanma mühiti, planetlərin əmələ gəlməsi və miqrasiyası ilə bağlı nəzəriyyələr, planetlərin orbital sabitliyi, iqlim modelləşdirməsi və planetlərin nə qədər qaz itirdiyini nəzərə alan modellər daxildir. yer (aka. qaçış modelləri).

"Mövzu ilə əlaqədar mövcud olan ən yaxşı teleskoplarla (Hubble Kosmik Teleskopu, Spitzer Kosmik Teleskopu, Çox Böyük Teleskop və s.) Müşahidələrdən tutmuş üç ölçülü ədədi iqlim modelləri kimi ən inkişaf etmiş nəzəri modellərə qədər bütün mövcud işləri nəzərdən keçirdik." dedi Turbet.

Tapdıqları şey ürəkaçan idi. Yeni başlayanlar üçün TRAPPIST-1 planetlərinin əksəriyyətinin Yerin ilkin atmosferinin bənzərinə bənzər, aşağı molekulyar ağırlıqlı atmosferə sahib olduğunu müəyyən edə bildilər. İkincisi, atmosferi olan bu planetlərin, ehtimal ki, daha yüksək atom ağırlığına sahib elementlərdən ibarət olduğuna dair inandırıcı dəlil tapdılar. Turbet, "Yeddi TRAPPIST-1 planetinin hidrogen əsaslı atmosferə sahib olma ehtimalının olmadığını müəyyən etdik. Ayrıca TRAPPIST-1 planetlərinin atmosferlərinin (mövcud olduqda) böyük ehtimalla karbon dioksid, oksigen olduğu düşündük. hakim və ya su hakimdir. "

Başqa sözlə desək, yeddi TRAPPIST-1 planetindən atmosferi olanların həyat üçün əlverişli (ən azı bildiyimiz kimi) növə sahib olması ehtimalı yüksəkdir. Bu, fotosentetik orqanizmlər, oksigen qazı, azot və su kimi uçucu elementlər üçün zəruri olan mühüm bir iqlim stabilizatoru olan karbon dioksid deməkdir. Buraya yalnız suyun göstəricisi deyil, həm də ulduz radiasiyasına qarşı qorunma təmin edən bulud örtüyü daxildir.

Təəssüf ki, Turbet və həmkarları, TRAPPIST-1 planetlərində bu elementlərin hamısına sahib atmosfer olduğunu inamla deyə bilməzlər. Bununla birlikdə, bu iş sistem haqqında indiyə qədər bildiklərimizə əsaslanaraq bu ehtimala məhdudiyyətlər qoyur. Sonda bu sistemdəki ekzoplanetlərdən birinin yaşayış üçün yararlı olub olmadığını bilmək, yeni nəsil teleskoplarda gözləməli olacaq. Turbet, "Yeni nəsil missiyalar, xüsusən James Webb Kosmik Teleskopu və yaxın infraqırmızı yerüstü spektroqraflar - karbon dioksid, oksigen, metan və s. Kimi" ağır "molekulları aşkar etmək gücünə sahib olacaqlarını söylədi. TRAPPIST-1 planetlərinin atmosferə sahib olub olmadığını və əgər varsa, nədən ibarət olduqlarını təyin etmək potensialına sahib ola bilər. "

JWST-nin gələn il istifadəyə verilməsi planlaşdırılır, yeni nəsil spektroqraflarla təchiz edilmiş yerüstü teleskopların bu on il ərzində onlayn olacağı gözlənilir. Gələcək üçün planlaşdırılan bu və daha da güclü alətlərlə, astronomlar, nəhayət qalaktikanın küncündə yer üzündən kənar həyat olub olmadığını dəqiq bir şəkildə bilmələrini gözləyirlər.


TRAPPIST-1 Planetlərinin Kompozisiyalarına Yeni İpuçları

Yeni bir araşdırmaya görə, TRAPPIST-1'in Yer boyu yeddi planetinin hamısı əsasən qayadan ibarətdir, bəzilərinin Yerdən daha çox su tutma potensialı var.

Astronomiya və Astrofizika jurnalında dərc olunan yeni bir araşdırmaya görə, TRAPPIST-1-in yeddi Yer boyu planetinin hamısı əsasən qayadan ibarətdir, bəzilərinin Yerdən daha çox su tutma potensialı var. Artıq əvvəlkindən daha dəqiq bilinən planetlərin sıxlığı, bəzi planetlərin kütlələrinin yüzdə 5-inə qədər suda ola biləcəyini düşünür - bu, Yer üzündəki okeanlardan 250 dəfə çoxdur.

Suyun TRAPPIST-1 planetlərini alması, Günəşimiz qədər yüzdə 9 nisbətində olan ulduzlarından alacaqları istilik miqdarından asılı olacaqdır. Ulduza ən yaxın olan planetlərin, su buxarı şəklində yerləşmə ehtimalı daha yüksəkdir, daha uzaqdakılar səthlərində buz kimi dondurulmuş su ola bilər. TRAPPIST-1e hamısının ən rokki planetidir, lakin yenə də maye suyun yerləşmə potensialına sahib olduğuna inanılır.

Hubble Kosmik Teleskopundan istifadə edən astronomlar, TRAPPIST-1 sisteminin yaşana biləcəyi zonada yer boyu planetlərin ilk spektroskopik tədqiqatını apardılar. Hubble, ən azı içdəki beş planetin Neptun kimi qaz planetlərinə bənzər şişkin, hidrogen baxımından zəngin bir atmosfer içində olmadığını göstərir. Bu, atmosferin daha dayaz və karbon dioksid, metan və oksigen kimi daha ağır qazlarla zəngin ola biləcəyi deməkdir.

California, Pasadena'daki Caltech / IPAC-dakı Spitzer Elm Mərkəzinin meneceri və yeni araşdırmanın həmmüəllifi Sean Carey, "TRAPPIST-1 haqqında, özümüzdən başqa digər planet sistemlərindən daha çox şey bilirik" dedi. "Araşdırmamızdakı yaxşılaşdırılmış sıxlıqlar bu sirli aləmlərin təbiəti haqqında anlayışımızı dramatik bir şəkildə yaxşılaşdırdı."

Sistemin genişliyi 2017-ci ilin fevralında ortaya çıxdıqdan bəri tədqiqatçılar bu planetləri daha yaxşı xarakterizə etmək və onlar haqqında daha çox məlumat toplamaq üçün çox çalışırlar. Yeni tədqiqat planetlərin sıxlığı üçün hər zamankindən daha yaxşı təxminlər təqdim edir.

TRAPPIST-1, bu gün tanıdığımız yeddi planetdən ikisini kəşf edən Çilidəki Transiting Planets and Planetesimals Kiçik Teleskopu (TRAPPIST) adlanır - 2016-cı ildə elan edildi. NASA-nın Spitzer Space Teleskopu, yerüstü teleskoplarla əməkdaşlıq edərək təsdiqlədi Bu planetlər və sistemdəki digər beşini ortaya çıxardı.

O vaxtdan bəri, NASA-nın Kepler kosmik teleskopu TRAPPİST-1 sistemini də müşahidə etdi və Spitzer, Mart ayında sona çatacaq 500 əlavə TRAPPİST-1 müşahidəsi proqramına başladı. Bu yeni məlumat dəsti tədqiqat müəlliflərinə sistemin əvvəlkindən daha aydın bir mənzərəsini çəkməyə kömək etdi - baxmayaraq ki, TRAPPIST-1 haqqında öyrənmək üçün hələ çox şey var.

TRAPPIST-1 planetləri bir-birlərinə o qədər yaxınlaşırlar ki, bu aləmlərdən birinin səthində dayanan bir insan göydəki qonşu planetlərə möhtəşəm bir görünüş verərdi. Bu planetlər bəzən Ayın dünyadakı bir müşahidəçiyə baxdığından daha böyük görünür. Bunlar eyni zamanda səliqəli şəkildə kilidlənmiş ola bilər, yəni planetin eyni tərəfi hər zaman ulduza baxır, hər tərəfi əbədi gündüz və ya gecə. Planetlərin hamısı ulduzlarına Merkuri Günəşdən daha yaxın olmasına baxmayaraq, TRAPPIST-1 bu qədər sərin bir ulduzdur, bəzi planetləri nəzəri olaraq maye suyu saxlaya bilər.

Yeni araşdırmada İsveçrədəki Bern Universitetində Simon Grimm rəhbərlik etdiyi elm adamları, mövcud olan bütün məlumatlar əsasında planetləri daha yaxşı simulyasiya etmək üçün kompüter modelləri yaratdılar. Hər bir planet üçün tədqiqatçılar yeni ölçülmüş kütlələrə, orbital dövrlərə və başqa bir sıra amillərə əsaslanan bir model ortaya qoymalı idilər - bunu son dərəcə çətinləşdirən "35 ölçülü problem" dedi. Planetlərin kompozisiyalarını xarakterizə etmək üçün yeni texnika icad etmək və simulyasiyalar aparmaq 2017-ci ilin çox hissəsini aldı.

Bu cədvəldə, üst sıradakı TRAPPIST-1-in yeddi planetinin orbital dövrləri, ulduzları, radiusları, kütlələri, sıxlıqları və səthi cazibə qüvvələri ilə müqayisədə yer üzündəki sənətkar konsepsiyaları göstərilir. Kredit: NASA / JPL-Caltech
›Tam şəkil və başlıq

Bu planetlər necə görünə bilər?

Hər bir planetin necə göründüyünü dəqiq bilmək mümkün deyil, çünki onlar çox uzaqdadırlar. Öz günəş sistemimizdə Ay və Mars təxminən eyni sıxlığa malikdir, lakin səthləri tamamilə fərqli görünür.

Brice-Olivier Demory, həmmüəllif: "Yoğunluqlar, planetlərin kompozisiyaları üçün əhəmiyyətli ipuçları olsa da, yaşayış üçün heç bir şey söyləmir. Ancaq bu planetlərin həyatı dəstəkləyə biləcəyini araşdırmağa davam etdiyimiz zaman işimiz irəliləyən bir addımdır" dedi. Bern Universitetində.

Mövcud məlumatlara əsasən, alimlərin planetlərin görünüşləri barədə ən yaxşı təxminlərini təqdim edirik:

Ən daxili planet olan TRAPPIST-1b, ehtimal ki, Yer kürəsindən daha qalın bir atmosferlə əhatə olunmuş qayalıq bir nüvəyə sahibdir. TRAPPIST-1c, ehtimal ki, qayalı bir içəriyə sahibdir, lakin b planetindən daha nazik bir atmosferə sahibdir. TRAPPIST-1d planetlərin ən yüngülidir - Yerin kütləsinin təxminən yüzdə 30-u. Alimlər böyük bir atmosferə, bir okeana və ya bir buz təbəqəsinə sahib olub-olmadığına şübhə ilə yanaşırlar - bunların üçü də planetə uçucu maddələrdən "zərf" verəcək, bu da onun sıxlığındakı bir planet üçün məna verəcəkdir.

Alimlər, TRAPPIST-1e'nin sistemimizdəki Yerdən biraz daha sıx olan tək planet olduğuna təəccübləndilər və bu, evimizin planetindən daha sıx bir dəmir nüvəyə sahib ola biləcəyini iddia etdi. TRAPPIST-1c kimi mütləq qalın bir atmosferə, okeana və ya buz təbəqəsinə sahib deyil - bu iki planeti sistemdə fərqləndirir. TRAPPIST-1e-nin planetlərin qalan hissəsindən niyə daha açıq bir tərkibə sahib olduğu müəmmalıdır. Ölçüsü, sıxlığı və ulduzundan aldığı radiasiya miqdarı baxımından bu, Dünyaya ən oxşar planetdir.

TRAPPIST-1f, g and h are far enough from the host star that water could be frozen as ice across these surfaces. If they have thin atmospheres, they would be unlikely to contain the heavy molecules of Earth, such as carbon dioxide.

"It is interesting that the densest planets are not the ones that are the closest to the star, and that the colder planets cannot harbor thick atmospheres," said Caroline Dorn, study co-author based at the University of Zurich, Switzerland.

This graph presents known properties of the seven TRAPPIST-1 exoplanets (labeled b thorugh h), showing how they stack up to the inner rocky worlds in our own solar system. Credit: NASA/JPL-Caltech
› Full image and caption

Scientists are able to calculate the densities of the planets because they happen to be lined up such that when they pass in front of their star, our Earth- and space-based telescopes can detect a dimming of its light. This is called a transit. The amount by which the starlight dims is related to the radius of the planet.

To get the density, scientists take advantage of what are called "transit timing variations." If there were no other gravitational forces on a transiting planet, it would always cross in front of its host star in the same amount of time -- for example, Earth orbits the Sun every 365 days, which is how we define one year. But because the TRAPPIST-1 planets are packed so close together, they change the timing of each other's "years" ever so slightly. Those variations in orbital timing are used to estimate the planets' masses. Then, mass and radius are used to calculate density.

This illustration shows the seven Earth-size planets of TRAPPIST-1. The image does not show the planets' orbits to scale, but highlights possibilities for how the surfaces of these intriguing worlds might look. Image Credit: NASA/JPL-Caltech
› Full image and caption

The next step in exploring TRAPPIST-1 will be NASA's James Webb Space Telescope, which will be able to delve into the question of whether these planets have atmospheres and, if so, what those atmospheres are like. A recent study using NASA's Hubble Space Telescope found no detection of hydrogen-dominated atmospheres on planets TRAPPIST-1d, e and f -- another piece of evidence for rocky composition -- although the hydrogen-dominated atmosphere cannot be ruled out for g.

Illustrations of these worlds will change as ongoing scientificinvestigations home in on their properties.

"Our conceptions of what these planets look like today may change dramatically over time," said Robert Hurt, senior visualization scientist at the Spitzer Science Center. "As we learn more about these planets, the pictures we make will evolve in response to our improved understanding.


The seven rocky planets of TRAPPIST-1 seem to have very similar compositions

A new international study led by astrophysicist Eric Agol from the University of Washington has measured the densities of the seven planets of the exoplanetary system TRAPPIST-1 with extreme precision, the values obtained indicating very similar compositions for all the planets. This fact makes the system even more remarkable and helps to better understand the nature of these fascinating worlds. This study has just been published in the Planetary Science Journal.

The TRAPPIST-1 system is home to the largest number of planets similar in size to our Earth ever found outside our solar system. Discovered in 2016 by a research team led by Michaël Gillon, astrophysicist at the University of Liège, the system offers an insight into the immense variety of planetary systems that probably populate the Universe. Since their detection, scientists have studied these seven planets using multiple space (NASA's Kepler and Spitzer telescopes) and ground-based telescopes (TRAPPIST and SPECULOOS in particular). The Spitzer telescope alone, managed by NASA's Jet Propulsion Laboratory, provided more than 1,000 hours of targeted observations of the system before being decommissioned in January 2020.

Hours of observations that enabled to refine the information we have on the exoplanetary system. "Since we can't see the planets directly, we analyze in detail the variations of the apparent brightness of their star as they 'transit' it, i.e. as they passes in front of it," explains Michaël Gillon." Previous studies had already enabled astronomers to take precise measurements of the masses and diameters of the planets, which led to the determination that they were similar in size and mass to our Earth and that their compositions must have been essentially rocky. "Our new study has greatly improved the precision of the densities of the planets, the measurements obtained indicating very similar compositions for these seven worlds," says Elsa Ducrot, a doctoral student at ULiège. "This could mean that they contain roughly the same proportion of materials that make up most rocky planets, such as iron, oxygen, magnesium and silicon, which make up our planet. "After correcting for their different masses, the researchers were able to estimate that they all have a density of around 8% less than the Earth's, a fact that could have an impact on their compositions.

A different recipe

The authors of the study put forward three hypotheses to explain this difference in density with our planet. The first involves a composition similar to that of the Earth, but with a lower percentage of iron (about 21% compared to the 32% of the Earth). Since most of the iron in the Earth's composition is found in the Earth's core, this iron depletion of the TRAPPIST-1 planets could therefore indicate cores with lower relative masses. The second hypothesis implies oxygen-enriched compositions compared to that of our planet. By reacting with iron, oxygen would form iron oxide, better known as 'rust'. The surface of Mars gets its red colour from iron oxide, but like its three terrestrial sisters (Earth, Mercury, and Venus), it has a core of unoxidised iron. However, if the lower density of the TRAPPIST-1 planets was entirely due to oxidised iron, then the planets would be 'rusted to the heart' and may not have a real core, unlike the Earth. According to Eric Agol, an astrophysicist at the University of Washington and lead author of the new study, the answer could be a combination of both scenarios -- less iron in general and some oxidised iron.

The third hypothesis put forward by the researchers is that the planets are enriched with water compared to the Earth. This hypothesis would agree with independent theoretical results indicating a formation of the TRAPPIST-1 planets further away from their star, in a cold, ice-rich environment, followed by internal migration. If this explanation is correct, then water could account for about 5% of the total mass of the four outer planets. In comparison, water accounts for less than one tenth of 1% of the total mass of the Earth. The three inner planets in TRAPPIST-1, located too close to their stars for water to remain liquid under most circumstances, would need hot, dense atmospheres like on Venus, where water could remain bound to the planet in the form of vapour. But according to Eric Agol, this explanation seems less likely because it would be a coincidence that all seven planets have just enough water present to have such similar densities.

"The night sky is full of planets, and it is only within the last 30 years that we have been able to begin to unravel their mysteries," rejoices Caroline Dorn, astrophysicist at the University of Zurich and co-author of the article. "The TRAPPIST-1 system is fascinating because around this unique star we can learn about the diversity of rocky planets within a single system. And we can also learn more about a planet by studying its neighbours, so this system is perfect for that.


New research shows that the TRAPPIST-1 planets are even more Earth-like than we thought

Researchers from Bern University have performed the most accurate calculation of the density of the seven planets around the star TRAPPIST-1, making them the best-studied planets outside our own solar system. They found that all the planets are rocky and contain 5% water — much more than what Earth has.

An artistic depiction of what the seven planets might look like, based on available information about their size, density, and distance to the star. Credits: NASA/JPL/Caltech.

TRAPPIST-1, also technically designated as 2MASS J23062928-0502285, is a seemingly inconspicuous ultra-cool red dwarf star. However, astronomers have taken a special interest in it, as it seemingly harbors seven Earth-like planets, several of which have the potential to host life. Now, a new study offers an unprecedented view into the physical and chemical characteristics of these planets.

In order to assess their density, astronomers took advantage of something called “transit timing variations,” a method which has also been used to detect planets. Essentially, when a planet passes in front of a star, it causes a dip in luminosity. By studying that dip, you can identify a planet and its size. But astronomers went even deeper.

The TRAPPIST planets are located very close to each other — if you had an observer on one of them, they’d have a pretty awesome view of at least a couple other planets. But this also means that they attract each other gravitationally. If a single planet were to rotate around the star, or if the planets were too far apart for gravity to make a significant difference, a planet would always cross in front of its host star at consistent intervals of time. But because they’re so closely packed, they change the timing of each other’s “years” ever so slightly. This allowed astronomers to deduce the mass of the planets with an uncertainty less than 10%, and with the size and the mass, they calculated the density.

“We now know more about TRAPPIST-1 than any other planetary system apart from our own,” said Sean Carey, manager of the Spitzer Science Center at Caltech/IPAC in Pasadena, California, and co-author of the new study. “The improved densities in our study dramatically refine our understanding of the nature of these mysterious worlds.”

But while the planets might be similar to Earth, TRAPPIST-1 is extremely small by stellar standards, being only 9 percent as massive as our Sun. In turn, this means that it’s much cooler than our star, and in order for the planets to have Earth-like temperatures, they’d first need to be much closer to the star. This has indeed been confirmed by observation, as several of the planets lie closer to TRAPPIST-1 than Mercury to the Sun. In fact, a couple of them are actually much more illuminated than the Earth, while another planet, Trappist-d, matches Earth near-perfectly in terms of illumination.

This graph presents known properties of the seven TRAPPIST-1 exoplanets (labeled b through h), showing how they compare to the inner rocky worlds in our own solar system. Credit: NASA/JPL-Caltech.

The fact that the planets have up to 5% water is also an intriguing sign, especially considering that on Earth, water accounts for only 0.02% of the planet’s mass.

However, just because these planets have the right density, structure, and distance from their star, doesn’t make them habitable. It makes them potentially habitable, which is a big distinction.

“Densities, while important clues to the planets’ compositions, do not say anything about habitability. However, our study is an important step forward as we continue to explore whether these planets could support life,” said Brice-Olivier Demory, co-author at the University of Bern.

This illustration shows the seven Earth-size planets of TRAPPIST-1. The image does not show the planets’ orbits to scale, but highlights possibilities for how the surfaces of these intriguing worlds might look. Credit: NASA/JPL-Caltech.

For instance, we have no idea how their surfaces might look like. Mars and the Moon have quite similar densities, but they look completely different. It’s tantalizing to think what the surface of these planets might be like, but for now, we just don’t have enough information to make any assumption. The next step will be using NASA’s James Webb Space Telescope to figure out whether these planets have atmospheres and if yes, what these atmospheres are like.

“Our conceptions of what these planets look like today may change dramatically over time,” said Robert Hurt, senior visualization scientist at the Spitzer Science Center. “As we learn more about these planets, the pictures we make will evolve in response to our improved understanding.

Journal Reference: S. Grimm et al.: The nature of the TRAPPIST-1 exoplanets, Astronomy and Astrophysics, 05.02.2018, in press.


Stellar characteristics [ edit | mənbəyi redaktə et]

TRAPPIST-1 is an ultra-cool dwarf star of spectral class M8.0±0.5 that is approximately 8% the mass of and 11% the radius of the Sun. Although it is slightly larger than Jupiter, it is about 84 times more massive. High-resolution optical spectroscopy failed to reveal the presence of lithium, suggesting it is a very low-mass main-sequence star, which is fusing hydrogen and has depleted its lithium, i.e., a red dwarf rather than a very young brown dwarf. It has a temperature of 2,516 K (2,243 °C 4,069 °F), and its age has been estimated to be in the range of 3 to 8 Gyr. In comparison, the Sun has a temperature of 5,778 K (5,505 °C 9,941 °F) and an age of about 4.6 Gyr. Observations with the Kepler K2 extension for a total of 79 days revealed starspots and infrequent weak optical flares at a rate of 0.38 per day (30-fold less frequent than for active M6-M9 dwarfs) a single strong flare appeared near the end of the observation period. The observed flaring activity possibly changes the atmospheres of the orbiting planets on a regular basis, making them less suitable for life. The star has a rotational period of 3.3 days.

High-resolution speckle images of TRAPPIST-1 were obtained and revealed that the M8 star has no companions with a luminosity equal to or brighter than a brown dwarf. This determination that the host star is single confirms that the measured transit depths for the orbiting planets provide a true value for their radii, thus proving that the planets are indeed Earth-sized.

Owing to its low luminosity, the star has the ability to live for up to 12 trillion years. It is metal-rich, with a metallicity ([Fe/H]) of 0.04, or 109% the solar amount. Its luminosity is 0.05% of that of the Sun (L☉), most of which is emitted in the infrared spectrum, and with an apparent magnitude of 18.80 it is not visible to the naked eye from the Earth.


An Update on the Potential Habitability of TRAPPIST-1. No Aliens yet, but We’ve Learned a lot.

One year ago, I wrote an article about the remarkable discovery of the TRAPPIST-1 planetary system, a system of seven temperate terrestrial planets orbiting an ultra-cool red dwarf star. This was an enormous astronomical discovery because these low-mass stars are the most numerous ones in our galaxy, and the discovery of potentially habitable planets around one of them led many people to speculate about the existence of life there and elsewhere in our galaxy around similar stars.

This announcement also inspired a lot of additional studies by astronomers worldwide, who have used additional instruments and run complex models to better understand this planetary system and its potential for hosting life.
One year later, it seems to me that the time is right to give you an update on what we’ve learned about this planetary system, which is located only 41 light-years from Earth.

Better Understanding of the Planetary System
Between December 2016 and March 2017, additional data on TRAPPIST-1 were collected using the Kepler spacecraft in the K2 program. Kepler was designed to measure transits of exoplanets, but observations of TRAPPIST-1 were a huge challenge even for this remarkable planet-hunting spacecraft because TRAPPIST-1 is very faint in visible light. During its lifetime, astronomers have learned a lot about Kepler’s many capabilities, including better ways to reach the sensitivity necessary to detect the signatures of TRAPPIST-1-type transits (typically 0.1% the flux of the star). The authors of an article published in May 2017 in Təbiət were able to constrain the orbital period of the outermost planet, TRAPPIST-1h (P=18.766 days). Their work shows that the seven planets are, as suspected, in three-body resonances in a complex chain that suggests good stability over a very long period of time.

Keep in mind that we do not see the planets but detect only their shadow using the transit technique that gives us a good estimate of a planet’s size and its orbit. However, to truly understand the nature of a planet, we also need to determine its density, and hence its mass. In an effort to estimate mass in multiple systems, astronomers have used a technique called transit-timing variations (or TTV). This technique consists of measuring a small shift in the timing of a transit caused by gravitational interaction with the other planets in the system. Using a new algorithm and a complete set of data, including data from both TRAPPIST and K2, a team of scientists has significantly improved the density measurements of the TRAPPIST-1 planets, which range from 0.6 to 1.0 times the density of Earth, or a density measurement similar to what we see in the terrestrial planets in our solar system. If we also consider the amount of light we receive from these planets, TRAPPIST-1 e is probably the most Earth-like one in the system. A paper published in February 2018 also included a discussion of the interior of these planets and suggested that TRAPPIST-1 c and e have large rocky interiors and -b, -d, -f, -g should have thick atmospheres, oceans, or icy crusts.

Figure 2: Revised density and incident flux received by the TRAPPIST-1 planets (in red) compared to our solar system’s terrestrial planets (from Grimms et al. 2018)

To understand a planetary system, we need accurate information about its most massive object, its star. Stellar astronomers have improved their knowledge of TRAPPIST-1’s star and now estimate its age to be between 5 and 10 billion years, which makes it older than our sun. This estimate is based on various methods, including the study of its activity, its rotation rate, and its location in the Milky Way. Its mass has also been revised to 9% the mass of our sun, which slightly affects the distance of the planet from the host star.

While observing the TRAPPIST system, astronomers have also detected strong star- like flares (seen, for instance, toward the end of the K2 observations). UV monitoring by the Hubble Space Telescope and by XMM/Newton combined with modeling revealed that the inner planets may have lost a large amount of water, but the outermost ones probably retain most of theirs. The complexity of these outgassing models and interactions with the stellar wind, when combined with planetary masses, are key to understand the nature of TRAPPIST-1’s planets and their potential habitability.

Dynamicists, who represent another important astronomical subdiscipline, have also taken an interest in this complex system. With seven planets surrounding a low-mass star, one can legitimately wonder about system stability. Their models show us that the system can be stable over billions of years, which is outstanding news if you want life to flourish there.

New Experiments and Innovative Ideas
We now have unambiguous proof of the existence of the TRAPPIST-1 planets, and we know about their orbits, their size, and their mass, but a lot still remains to be learned before we can claim that they have liquid water on their surface, and we need to know far more than that before we can conclude that these planets might be habitable, or inhabited.

One of the key challenges to computing the surface temperature of a planet is the existence and composition of its atmosphere. The atmosphere can act like a blanket, warming up the planetary surface. Using the Hubble Space Telescope, astronomers have attempted to detect the presence of rich hydrogen-dominated atmospheres around TRAPPIST-1 planets d, e, f, and g. Multi-color transit events taken in the near-infrared have ruled out such an atmosphere for planets d, e, and f. A H2-dominated atmosphere would lead to high surface temperatures and pressures, which are incompatible with the presence of liquid water. This negative detection suggests that these planets could have an Earth-like atmosphere with a temperate surface climate, which is more good news if, like me, you’re interested in habitability.

Figure 3: The Hubble observations revealed that the planets do not have hydrogen-dominated atmospheres. The flatter spectrum shown in the lower illustration indicates that Hubble did not spot any traces of water or methane, which are abundant in hydrogen-rich atmosphere (Credit: NASA, ESA and Z. Levy (STScI)

If life appeared on one TRAPPIST-1 planet at a time when it was hospitable, what are the chances that it spread throughout the entire system? Two astronomers discussed this hypothesis in a short article published in June 2017 and used a simple model for lithopanspermia (the transfer of organisms in rocks from one planet to another) to discover that the likelihood of that happening is orders of magnitude higher than for the Earth-to-Mars system. In compact TRAPPIST-1, the probability of impact is higher and the transit time between planets is shorter, which makes contamination among planets more likely. They concluded that the probably of abiogenesis (the appearance of life) is enhanced for TRAPPIST-1. Of course, this is pure speculation based on physical considerations that need to be backed up by observations, but it reinforced the importance of finding such compact mini-planetary systems elsewhere the galaxy.

Life can exist on moons as well as planets, and a moon can be a significant contributor to the presence of life because its sheer presence can stabilize the planet’s axis of rotation and create tidal pools that may be necessary for complex molecules to form and interact. No moons have been detected around the TRAPPIST-1 planets, even though the Spitzer observations were able to detect a moon as large as Earth’s. Theoretical study shows that the inner planets (-b to -e) are unlikely to have small moons because of the proximity of their star and other planets. We are not yet able to detect the presence of a small moon circling one of the outermost planets, and will not be able to detect one without using bigger telescopes in space and on the ground.

Induction heating is a process used on Earth to melt metal. It occurs when we change the magnetic field in a conducting medium, which then dissipates the energy through heat. Astronomers have known for a few years that M-type stars like TRAPPIST-1 have a strong magnetic field. A group of astronomers studied the effect of such a strong magnetic field on the interior of planets in a system tilted with respect to the magnetic field of their star. Assuming a planetary interior and composition similar to Earth, they determined that the three innermost planets (-b, -c, -d) should experience enhanced volcanic activity and outgassing, and in some extreme cases have developed a magma ocean with plate tectonics and large-scale earthquakes, comparable to Io, a satellite of Jupiter. Again, this result is extremely model-dependent since we don’t yet have a clear idea of the internal composition of those planets, which will directly affect the strength of the induction heating. However, if they are truly Earth-like in composition, they could be a hellish version of our own planet.

Other scientists have also discussed the existence of significant plate tectonics and intense earthquakes in this system due to tidal stress introduced by planet-to-star and planet-to-planet interactions. If the activity is right, some of the TRAPPIST-1 planets could indeed be similar to Earth with the equivalent of continental plates, ocean floors, and active volcanoes, but one day we will need to take a picture to confirm this.

What’s next?
I have summarized some of the latest articles published over the past two years about the wonderful TRAPPIST-1 system. This list is not exhaustive and I probably missed some interesting ideas and new hypotheses about this complex system.
But one thing is crystal-clear: My readings have left me (and a lot of other people) stoked about what we might find from additional observations with large ground-based telescopes, including an Extremely Large Telescope (like the TMT, ELT, or GMT), or the James Webb Space Telescope (JWST). Each of these facilities is needed to constrain our models and refine our understanding of this system. For instance, long-term monitoring of the system with these facilities will place further constraints on the presence of moons in the system. Using the accurate photometry made possible by JWST, astronomers hope to constrain planetary masses and orbits to a great accuracy, derive the composition of their atmospheres, construct crude temperature maps of all of the planets in the TRAPPIST-1 system.
After 2020, if everything goes well with JWST and if the space telescope provides the superb data that we expect, we might have a crude map of the TRAPPIST-1 planets, similar to the rough image of Pluto made with Hubble Space Telescope and later validated by the New Horizons Spacecraft.

Figure 4: A comparison between images of Pluto obtained by New Horizons by direct imaging and the Hubble Space Telescope by lightcurve reconstruction. Credit: NASA (Picture combined and labeled by S. Hariri)

In less than two decades, nearby planetary systems like TRAPPIST-1 will become our cosmic backyard, and if everything goes as planned with missions like TESS, PLATO, ARIEL, and JWST as well as the ELTs, we will soon learn the secrets of those exotic worlds which, I am convinced, will surprise us by their diversity, just as our own solar system has surprised us over the past two decades, surprises us today, and will surely continue to surprise us in the future.
Clear skies,

If you want to learn more about the TRAPPIST-1 system, check out some of those articles (all available for free on ArXiV).

Boss, Alan P., Alycia J. Weinberger, Sandra A. Keiser, Tri L. Astraatmadja, Guillem Anglada-Escude, and Ian B. Thompson. 2017. Astrometric Constraints on the Masses of Long-Period Gas Giant Planets in the TRAPPIST-1 Planetary System. The Astronomical Journal, Volume 154, Issue 3, article id. 103, 6 pp. (2017). 154. doi:10.3847/1538-3881/aa84b5.

Bourrier, V., J. de Wit, E. Bolmont, V. Stamenkovic, P. J. Wheatley, A. J. Burgasser, L. Delrez, et al. 2017. Temporal evolution of the high-energy irradiation and water content of TRAPPIST-1 exoplanets. The Astronomical Journal, Volume 154, Issue 3, article id. 121, 17 pp. (2017). 154. doi:10.3847/1538-3881/aa859c.

Burgasser, Adam J., and Eric E. Mamajek. 2017. On the Age of the TRAPPIST-1 System. The Astrophysical Journal, Volume 845, Issue 2, article id. 110, 10 pp. (2017). 845. doi:10.3847/1538-4357/aa7fea. de Wit, J., H. R. Wakeford, N. Lewis, L. Delrez, M. Gillon, F. Selsis, J. Leconte, et al. 2018. Atmospheric reconnaissance of the habitable-zone Earth-sized planets orbiting TRAPPIST-1. Nature Astronomy, Volume 2, p. 214-219 2: 214–219. doi:10.1038/s41550-017-0374-z.

Grimm, S, B-O Demory, M Gillon, C Dorn, E Agol, A Burdanov, L Delrez, et al. 2018. The nature of the TRAPPIST-1 exoplanets. Astronomiya & amp; Astrofizika. doi:10.1051/0004-6361/201732233.

Kane, Stephen R., and Stephen R. 2017. Worlds Without Moons: Exomoon Constraints for Compact Planetary Systems. The Astrophysical Journal Letters, Volume 839, Issue 2, article id. L19, 4 pp. (2017). 839. doi:10.3847/2041-8213/aa6bf2.
Kislyakova, K. G., L. Noack, C. P. Johnstone, V. V. Zaitsev, L. Fossati, H. Lammer, M. L. Khodachenko, P. Odert, and M. Guedel. 2017. Magma oceans and enhanced volcanism on TRAPPIST-1 planets due to induction heating. Nature Astronomy, Vol. 1, p. 878-885 (2017) 1: 878–885. doi:10.1038/s41550-017-0284-0.

Lingam, Manasvi, and Abraham Loeb. 2017. Enhanced interplanetary panspermia in the TRAPPIST-1 system. Proceedings of the National Academy of Sciences, vol. 114, issue 26, pp.6689-6693 114: 6689–6693. doi:10.1073/pnas.1703517114.

Luger, Rodrigo, Marko Sestovic, Ethan Kruse, Simon L. Grimm, Brice-Olivier Demory, Eric Agol, Emeline Bolmont, et al. 2017. A seven-planet resonant chain in TRAPPIST-1. Nature Astronomy, Volume 1, id. 0129 (2017). 1. doi:10.1038/s41550-017-0129.

Tamayo, Daniel, Hanno Rein, Cristobal Petrovich, and Norman Murray. 2017. Convergent Migration Renders TRAPPIST-1 Long-lived. The Astrophysical Journal Letters, Volume 840, Issue 2, article id. L19, 6 pp. (2017). 840. doi:10.3847/2041-8213/aa70ea.

Van Grootel, Valerie, Catarina S. Fernandes, Michaël Gillon, Emmanuel Jehin, Jean Manfroid, Richard Scuflaire, Adam J. Burgasser, et al. 2017. Stellar parameters for TRAPPIST-1. The Astrophysical Journal, Volume 853, Issue 1, article id. 30, 7 pp. (2018). 853. doi:10.3847/1538-4357/aaa023.

Zanazzi, J. J., and Amaury Triaud. 2017. Initiation of Plate Tectonics on Exoplanets with Significant Tidal Stress. eprint arXiv:1711.09898.


Videoya baxın: Scientists Discovered 24 Planets Even Better for Life Than Earth (Sentyabr 2021).