Nieuw werk van een team van Carnegie-wetenschappers (en een Carnegie-alumnus) vroeg of er gasreuzenplaneten mogelijk in een baan rond TRAPPIST-1 kunnen draaien op grotere afstanden dan die van de zeven bekende planeten van de ster. Als er gasreuzenplaneten worden gevonden aan de buitenranden van dit systeem, het zou wetenschappers kunnen helpen begrijpen hoe de gasreuzen van ons eigen zonnestelsel, zoals Jupiter en Saturnus, zijn gevormd.

Eerder dit jaar, NASA's Spitzer Space Telescope bracht de wereld in vervoering toen het onthulde dat TRAPPIST-1, een ultrakoele dwergster in het sterrenbeeld Waterman, was het eerste bekende systeem van zeven planeten ter grootte van de aarde die rond een enkele ster draaien. Drie van deze planeten bevinden zich in de zogenaamde bewoonbare zone - de afstand van de centrale ster waarop het meest waarschijnlijk vloeibaar water wordt gevonden.

Maar het is mogelijk dat, net als ons eigen zonnestelsel, TRAPPIST-1 draait ook om gasreuzen op een veel grotere afstand dan de planeten ter grootte van de aarde waarvan we al weten dat ze deel uitmaken van het systeem.

"Een aantal andere sterrenstelsels, waaronder planeten ter grootte van de aarde en superaarde, herbergen ook minstens één gasreus, " zei Alan Boss van Carnegie, wie is de eerste auteur van de paper van het team, uitgegeven door The Astronomisch tijdschrift . "Dus, de vraag of deze zeven planeten gasreuzen hebben met een langere omloopbaan, is een belangrijke vraag."

Om te beginnen met beantwoorden, Boss wendde zich tot het lopende onderzoek naar de planeetjacht dat hij samen met Carnegie co-auteurs Alycia Weinberger uitvoert, Ian Thompson, en anderen. Ze hebben een speciaal instrument op de du Pont-telescoop van Carnegie's Las Campanas-observatorium, de CAPSCam, de Carnegie Astrometric Planet Search Camera. Het zoekt naar planeten buiten het zonnestelsel met behulp van de astrometrische methode, waarmee de aanwezigheid van een planeet indirect kan worden gedetecteerd door de schommeling van de gastster rond het massamiddelpunt van het stellaire systeem.

CAPSCam gebruiken, Boss en zijn collega's, waaronder Carnegie's Tri Astraatmadja en Guillem Anglada-Escudé, een voormalige Carnegie-fellow nu aan de Queen Mary University of London - bepaalde de bovengrenzen voor de massa voor potentiële gasreuzenplaneten in het TRAPPIST-1-systeem. Ze ontdekten dat er geen planeten groter dan 4,6 keer de massa van Jupiter rond de ster draaien met een periode van 1 jaar, en geen planeten groter dan 1,6 keer de massa van Jupiter die met perioden van 5 jaar om de ster draaien. (Deze perioden lijken misschien niet erg lang in vergelijking met de bijna 12-jarige periode van Jupiter, maar de zeven bekende planeten van TRAPPIST-1 hebben perioden van 1,5 tot 20 dagen.)

"Er is veel ruimte voor verder onderzoek tussen de banen met een langere periode die we hier hebben bestudeerd en de zeer korte banen van de zeven bekende TRAPPIST-1-planeten, " voegde Bos toe.

Als er lange-periodieke gasreuzenplaneten worden gevonden in het TRAPPIST-1-systeem, dan zou het kunnen helpen bij het oplossen van een al lang bestaand debat over de vorming van de gasreuzenplaneten van ons eigen zonnestelsel.

In de jeugd van onze zon, het was omgeven door een schijf van gas en stof waaruit zijn planeten werden geboren. De aarde en de andere terrestrische planeten werden gevormd door de langzame aanwas van rotsachtig materiaal uit de schijf. Een theorie voor de vorming van gasreuzenplaneten stelt dat ze ook beginnen met de aanwas van een vaste kern, die uiteindelijk genoeg materiaal bevat om door de zwaartekracht een groot omhulsel van omringend gas aan te trekken.

De concurrerende theorie stelt dat onze eigen gasreuzenplaneten werden gevormd toen de roterende schijf van gas en stof van de zon een spiraalarmformatie aannam. De armen namen toe in massa en dichtheid totdat zich duidelijke klonten vormden en snel samenvloeiden tot babygasreuzen.

Een nadeel van de eerste optie, kernaanwas genoemd, is dat het niet gemakkelijk kan verklaren hoe gasreuzen zich vormen rond een ster met een lage massa als TRAPPIST-1, die twaalf keer minder zwaar is dan de zon. Echter, Boss's computationele modellen van de tweede theorie, schijfinstabiliteit genoemd, hebben erop gewezen dat zich rond zulke rode dwergsterren gasreuzen zouden kunnen vormen.

"Gasreuzenplaneten gevonden op lange-periodieke banen rond TRAPPIST-1 kunnen de kernaanwastheorie uitdagen, maar niet noodzakelijk de theorie van schijfinstabiliteit, ' legde baas uit.