in 2017, een internationaal team van astronomen kondigde een gedenkwaardige ontdekking aan. Op basis van jarenlange observaties, ze ontdekten dat het TRAPPIST-1-systeem (een rode dwerg van het M-type op 40 lichtjaar van de aarde) niet minder dan zeven rotsachtige planeten bevatte. Even opwindend was het feit dat drie van deze planeten werden gevonden in de bewoonbare zone van de ster (HZ), en dat het systeem zelf 8 miljard jaar heeft gehad om de chemie voor het leven te ontwikkelen.

Tegelijkertijd, het feit dat deze planeten strak rond een rode dwergster draaien, heeft twijfel doen rijzen of deze drie planeten heel lang een atmosfeer of vloeibaar water in stand kunnen houden. Volgens nieuw onderzoek door een internationaal team van astronomen, het komt allemaal neer op de samenstelling van de puinschijf waaruit de planeten zijn gevormd en of er kometen in de buurt waren om daarna water te verdelen.

Het team dat verantwoordelijk is voor dit onderzoek werd geleid door Sebastian Marino van het Max Planck Institute for Astronomy (MPIA) en bestond uit leden van de Universiteit van Cambridge, de Universiteit van Warwick, de Universiteit van Birmingham, het Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) en de MPIA. De studie die hun bevindingen beschrijft, verscheen onlangs in de Maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society .

In termen van hoe het zonnestelsel is ontstaan, astronomen zijn het er algemeen over eens dat het meer dan 4,6 miljard jaar geleden is ontstaan ​​uit een gasnevel, stof en vluchtige stoffen (ook bekend als de nevelhypothese). Deze theorie zegt dat deze elementen eerst in het centrum samenvloeien, zwaartekracht instorting ondergaan om de zon te creëren. Overuren, de rest van het materiaal vormde een schijf rond de zon die uiteindelijk samengroeide om de planeten te vormen.

Binnen de buitenste regionen van het zonnestelsel, objecten die overbleven van de formatie, vestigden zich in een grote gordel met enorme hoeveelheden ijsteroïden, ook wel bekend als de Kuipergordel. In overeenstemming met de theorie van het late bombardement, water werd naar de aarde en door het hele zonnestelsel gedistribueerd door talloze kometen en ijzige objecten die uit deze gordel werden geslagen en naar binnen werden gestuurd.

Als het TRAPPIST-1 systeem een ​​eigen Kuipergordel heeft, dan ligt het voor de hand dat er sprake was van een soortgelijk proces. In dit geval, zwaartekrachtverstoringen zouden ertoe hebben geleid dat objecten uit de gordel werden geschopt die vervolgens naar de zeven planeten reisden om water op hun oppervlak af te zetten. Gecombineerd met de juiste atmosferische omstandigheden, de drie planeten in de HZ van de ster hadden mogelijk voldoende hoeveelheden water op hun oppervlak.

Zoals Dr. Marino via e-mail aan Universe Today uitlegde:"De aanwezigheid van een gordel geeft aan dat een systeem een ​​groot reservoir met vluchtige stoffen en water heeft. Dit reservoir bevindt zich meestal verder weg in de koude gebieden van een systeem, echter, er zijn verschillende processen die een fractie van dat waterrijke materiaal in de buurt van HZ-planeten kunnen brengen en hun inhoud kunnen leveren. Het vinden van een kometengordel is een aanwijzing dat het reservoir ooit heeft bestaan."

Echter, Dr. Marino maakte ook het voorbehoud dat de afwezigheid van zo'n gordel rond sterren vandaag de dag geen bewijs is dat een systeem niet over voldoende water zou beschikken om het leven in stand te houden. Het is heel goed mogelijk dat systemen die zo'n gordel hadden, deze in eerste instantie na miljarden jaren van evolutie kwijtraakten als gevolg van dynamische gebeurtenissen. Het is ook mogelijk dat ze te zwak worden om te detecteren, aangezien gordels van nature minder massief en helderder worden na verloop van tijd.

Om te zoeken naar een teken van een exo-Kuipergordel rond het TRAPPIST-1-systeem, het team vertrouwde op gegevens die werden verzameld door de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA). Deze array staat bekend om zijn vermogen om objecten die elektromagnetische straling uitzenden tussen de infrarood- en radiogolflengten met een hoge mate van gevoeligheid te detecteren.

Hierdoor kan ALMA stofkorrels en vluchtige elementen (zoals koolmonoxide) visualiseren die kenmerkend zijn voor puinbanden. Deze zijn over het algemeen te zwak om in zichtbaar licht te zien, maar zenden warmtestraling uit vanwege de warmte die ze absorberen van hun respectievelijke ster. Ondanks ALMA's gevoeligheid, het team vond geen bewijs van een exo-Kuipergordel rond TRAPPIST-1.

"Helaas, we hebben dit niet ontdekt rond TRAPPIST-1, maar dankzij onze bovengrenzen konden we uitsluiten dat het systeem aanvankelijk een enorme gordel van grote kometen had op een afstand vergelijkbaar met de Kuipergordel, " zei Dr. Marino. "Het is mogelijk, Hoewel, dat het systeem inderdaad gevormd is met zo'n riem, maar het werd volledig verstoord door een dynamische instabiliteit in het systeem."

Ze concluderen verder dat het TRAPPIST-1-systeem zou kunnen zijn geboren met een planetaire schijf die kleiner was dan 40 AU in straal en minder dan 20 aardmassa's aan materialen had. Bovendien, ze theoretiseren dat de meeste stofkorrels in de schijf waarschijnlijk naar binnen zijn getransporteerd en zijn gebruikt om de zeven planeten te vormen waaruit het planetaire systeem bestaat.

Dr. Marino en zijn collega's gebruikten hun modelleringscode ook om archiefgegevens van ALMA over Proxima Centauri en zijn systeem van exoplaneten te onderzoeken, waaronder de rotsachtige en potentieel bewoonbare Proxima b en de nieuw gevonden superaarde Proxima c. in 2017, ALMA-gegevens werden gebruikt om het bestaan ​​van een koude stof- en puingordel daar te bevestigen, wat werd gezien als een mogelijke aanwijzing dat de ster meer exoplaneten had.

Hier ook, hun resultaten toonden alleen bovengrenzen voor de gas- en stofemissie, wat zou betekenen dat de jonge schijf van Proxima Centauri ongeveer een tiende zo zwaar is als de schijf die ons zonnestelsel heeft gevormd. Zoals Dr. Marino uitlegde, deze studie roept verschillende vragen op over sterrenstelsels met een lage massa:

"Als we zouden blijven ontdekken dat dit type systeem geen enorme kometengordels heeft, het zou kunnen betekenen dat al het materiaal dat werd gebruikt om deze kometen te vormen, in plaats daarvan werd gebruikt om planeten dichterbij te vormen en te laten groeien. Het is zeer onzeker wat dat betekent voor de samenstelling van die planeten, omdat het er echt van afhangt waar en hoe die planeten zijn gevormd. Om maar op te merken, dit type gordel wordt gevonden rond ~20% van nabije sterren die op de zon lijken of massief/helderder zijn. Rond sterren met een lage massa, dit was veel uitdagender, en we kennen maar een paar gordels rond M-sterren."

Dit kan te wijten zijn aan bepaalde vooroordelen die het gemakkelijker maken om warmere gordels rond heldere sterren te detecteren dan koude gordels rond M-type sterren, Dr. Marino voegt eraan toe. Het kan ook het resultaat zijn van een intrinsiek verschil tussen de architectuur van planetenstelsels rond zonachtige sterren (G-type of helderder) en die welke rond rode dwergen draaien.

Kortom, deze resultaten laten de vraag hoe vroeg water door M-type sterrenstelsels werd getransporteerd, een mysterie. Tegelijkertijd, ze hebben Dr. Marino en zijn collega's aangemoedigd om hun technieken toe te passen op jongere en dichtere sterrenstelsels om hun modellen te verfijnen en de kans op detectie te vergroten.

Deze inspanningen zullen ook profiteren van nieuwe telescopen in de ruimte en op de grond die de komende jaren online zullen komen. "Sommige telescopen van de volgende generatie zullen naar verwachting gevoeliger zijn, en dus deze gordels detecteren als ze er inderdaad zijn, maar niet helder genoeg om ze te detecteren met de huidige telescopen, " zei dr. Marino.

Net als bij andere ontdekkingen, deze resultaten laten zien hoe exoplaneetstudies de overgang hebben gemaakt van het ontdekkingsproces naar het karakteriseringsproces. Met verbeteringen in instrumentatie en methodologie, we beginnen te zien hoe divers en gedifferentieerd andere soorten sterrenstelsels kunnen zijn van de onze.