Als we meer willen weten over de vraag of leven zou kunnen overleven op een planeet buiten ons zonnestelsel, het is belangrijk om de leeftijd van zijn ster te kennen. Jonge sterren komen regelmatig vrij van hoogenergetische straling, uitbarstingen genaamd, die het oppervlak van hun planeten kunnen zappen. Als de planeten pas gevormd zijn, hun banen kunnen ook onstabiel zijn. Anderzijds, planeten die om oudere sterren draaien hebben de golf van jeugdige uitbarstingen overleefd, maar zijn ook gedurende langere tijd blootgesteld aan de verwoestingen van stellaire straling.

Wetenschappers hebben nu een goede schatting van de leeftijd van een van de meest intrigerende planetenstelsels die tot nu toe zijn ontdekt:TRAPPIST-1, een systeem van zeven werelden ter grootte van de aarde die rond een ultrakoele dwergster op een afstand van ongeveer 40 lichtjaar cirkelen. Onderzoekers zeggen in een nieuwe studie dat de ster TRAPPIST-1 vrij oud is:tussen de 5,4 en 9,8 miljard jaar. Dit is tot twee keer zo oud als ons eigen zonnestelsel, die zo'n 4,5 miljard jaar geleden ontstond.

De zeven wonderen van TRAPPIST-1 werden eerder dit jaar onthuld tijdens een NASA-persconferentie, met behulp van een combinatie van resultaten van de Transiting Planets and Planetesimals Small Telescope (TRAPPIST) in Chili, NASA's Spitzer-ruimtetelescoop, en andere telescopen op de grond. Drie van de TRAPPIST-1-planeten bevinden zich in de 'bewoonbare zone' van de ster, " de omloopafstand waar een rotsachtige planeet met een atmosfeer vloeibaar water op het oppervlak zou kunnen hebben. Alle zeven planeten zijn waarschijnlijk getijde vergrendeld aan hun ster, elk met een eeuwigdurende dagzijde en nachtzijde.

Op het moment van zijn ontdekking, wetenschappers geloofden dat het TRAPPIST-1-systeem minstens 500 miljoen jaar oud moest zijn, aangezien sterren met een lage massa van TRAPPIST-1 (ongeveer 8 procent van die van de zon) ongeveer zo lang nodig hebben om samen te trekken tot hun minimale grootte, net iets groter dan de planeet Jupiter. Echter, zelfs deze lagere leeftijdsgrens was onzeker; in theorie, de ster zou bijna net zo oud kunnen zijn als het universum zelf. Zijn de banen van dit compacte planetenstelsel stabiel? Heeft het leven misschien genoeg tijd om zich op een van deze werelden te ontwikkelen?

"Onze resultaten helpen echt om de evolutie van het TRAPPIST-1-systeem te beperken, omdat het systeem miljarden jaren moet hebben bestaan. Dit betekent dat de planeten samen moesten evolueren, anders zou het systeem al lang uit elkaar zijn gevallen, " zei Adam Burgasser, een astronoom aan de Universiteit van Californië, San Diego, en de eerste auteur van het papier. Burgasser werkte samen met Eric Mamajek, plaatsvervangend programmawetenschapper voor NASA's Exoplanet Exploration Program, gebaseerd op NASA's Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Californië, om de leeftijd van TRAPPIST-1 te berekenen. Hun resultaten worden gepubliceerd in de Astrofysisch tijdschrift .

Het is onduidelijk wat deze hogere leeftijd betekent voor de bewoonbaarheid van de planeten. Aan de ene kant, oudere sterren flitsen minder dan jongere sterren, en Burgasser en Mamajek bevestigden dat TRAPPIST-1 relatief stil is in vergelijking met andere ultrakoele dwergsterren. Anderzijds, omdat de planeten zo dicht bij de ster staan, ze hebben miljarden jaren van hoogenergetische straling opgezogen, die atmosferen en grote hoeveelheden water zouden kunnen hebben weggekookt. In feite, het equivalent van een aardoceaan is mogelijk verdampt van elke TRAPPIST-1-planeet, behalve de twee die het verst verwijderd zijn van de gastster:planeten g en h. In ons eigen zonnestelsel Mars is een voorbeeld van een planeet die in het verleden waarschijnlijk vloeibaar water op het oppervlak had, maar verloor het grootste deel van zijn water en atmosfeer aan de hoogenergetische straling van de zon gedurende miljarden jaren.

Echter, ouderdom betekent niet noodzakelijk dat de atmosfeer van een planeet is geërodeerd. Aangezien de planeten TRAPPIST-1 een lagere dichtheden hebben dan de aarde, het is mogelijk dat grote reservoirs van vluchtige moleculen zoals water een dikke atmosfeer kunnen produceren die de planetaire oppervlakken zou beschermen tegen schadelijke straling. Een dikke atmosfeer kan ook helpen de warmte te herverdelen naar de donkere kanten van deze getijde-opgesloten planeten, het vergroten van het bewoonbaar vastgoed. Maar dit kan ook averechts werken in een "op hol geslagen broeikas"-proces, waarin de atmosfeer zo dik wordt dat het oppervlak van de planeet oververhit raakt - zoals op Venus.

"Als er leven is op deze planeten, Ik zou speculeren dat het een winterhard leven moet zijn, omdat het in staat moet zijn om enkele potentieel nare scenario's miljarden jaren te overleven, ’ zei Burgasser.

Gelukkig, lage-massa sterren zoals TRAPPIST-1 hebben temperaturen en helderheid die relatief constant blijven gedurende biljoenen jaren, onderbroken door incidentele magnetische affakkelingsgebeurtenissen. Er wordt voorspeld dat de levensduur van kleine sterren zoals TRAPPIST-1 veel zal zijn, veel langer dan de leeftijd van 13,7 miljard jaar van het heelal (de zon, ter vergelijking, heeft een verwachte levensduur van ongeveer 10 miljard jaar).

"Sterren die veel massiever zijn dan de zon verbruiken hun brandstof snel, die miljoenen jaren helderder wordt en als supernova explodeert, "Zei Mamajek. "Maar TRAPPIST-1 is als een langzaam brandende kaars die ongeveer 900 keer langer zal schijnen dan de huidige leeftijd van het universum."

Enkele van de aanwijzingen die Burgasser en Mamajek gebruikten om de leeftijd van TRAPPIST-1 te meten, waren onder meer hoe snel de ster in zijn baan rond de Melkweg beweegt (snellere sterren zijn meestal ouder), de chemische samenstelling van de atmosfeer, en hoeveel uitbarstingen TRAPPIST-1 had tijdens observatieperiodes. Deze variabelen wezen allemaal op een ster die aanzienlijk ouder is dan onze zon.

Toekomstige waarnemingen met NASA's Hubble Space Telescope en de aankomende James Webb Space Telescope kunnen onthullen of deze planeten atmosferen hebben, en of dergelijke atmosferen zijn zoals die van de aarde.

"Deze nieuwe resultaten bieden een nuttige context voor toekomstige observaties van de TRAPPIST-1-planeten, die ons een goed inzicht zou kunnen geven in hoe planetaire atmosferen zich vormen en evolueren, en volhouden of niet, " zei Tiffany Kataria, exoplaneetwetenschapper bij JPL, die niet bij het onderzoek betrokken was.

Toekomstige waarnemingen met Spitzer kunnen wetenschappers helpen hun schattingen van de dichtheden van de TRAPPIST-1-planeten aan te scherpen, die hun begrip van hun composities zou informeren.