Een reeks van vier studies hebben nieuw licht geworpen op de eigenschappen van het TRAPPIST-1 planetenstelsel, momenteel onze meest optimale hoop op bewijs van biologisch leven buiten het zonnestelsel.

Sinds de omvang van het TRAPPIST-1 planetenstelsel in februari 2017 werd onthuld, het heeft tot de verbeelding gesproken van mensen over de hele wereld.

De nieuwe onderzoeken, inclusief artikelen die vandaag zijn gepubliceerd in Natuurastronomie en Astronomie en astrofysica , zijn het resultaat van onderzoekers die werken om de planeten beter te karakteriseren en er meer informatie over te verzamelen.

Het internationale team verfijnde eerst de eigenschappen van de ster in het midden van het systeem, en ten tweede verbeterde de metingen van de radii van de planeten. Een derde studie biedt betere schattingen dan ooit voor de massa's van de planeten, terwijl in de vierde studie het team verkenningsobservaties van de atmosfeer van de planeten uitvoerde.

De vier internationale studies zijn tot stand gekomen in samenwerking met de astronoom dr. Amaury Triaud van de Universiteit van Birmingham. Hij legt uit, "Na de ontdekking van dit ongelooflijke planetenstelsel wilde ons team heel graag meer weten over TRAPPIST-1. Een jaar later, we rapporteren onze resultaten. Dankzij onze inspanningen worden de TRAPPIST-1-planeten de best bestudeerde werelden buiten het zonnestelsel."

Het team ontdekte dat alle zeven planeten grotendeels uit steen bestaan, met tot 5 procent van hun massa in water - een aanzienlijke hoeveelheid. Ter vergelijking, De oceanen van onze aarde zijn goed voor slechts 0,02 procent van de massa van onze planeet.

In aanvulling, vijf van de planeten lijken verstoken van een atmosfeer gemaakt van waterstof en helium, zoals voor Neptunus of Uranus. Deze nieuwe informatie versterkt het idee dat de zeven planeten van TRAPPIST-1 in veel opzichten vergelijkbaar zijn met de rotsachtige werelden van het zonnestelsel.

De vorm die water op TRAPPIST-1-planeten aanneemt, hangt af van de hoeveelheid warmte die ze van hun ster ontvangen, die slechts 9 procent zo zwaar is als onze zon.

De zeven planeten worden als gematigd beschouwd, wat betekent dat onder bepaalde geologische en atmosferische omstandigheden, ze konden allemaal voorwaarden hebben waardoor water vloeibaar kon blijven. Werk, inclusief de reeks resultaten van het team, gaat nu verder om vast te stellen welke van deze gematigde planeten het meest waarschijnlijk bewoonbaar zullen zijn.

Van de zeven, TRAPPIST-1e, de vierde van de ster, is momenteel het meest verwant aan de aarde, hoewel er nog veel moet worden geweten, met name de omstandigheden aan de oppervlakte, en of het een atmosfeer bevat.

Dr. Triaud vervolgt, "Als we onze nieuwe massa's combineren met onze verbeterde radiusmetingen, en onze kennis van de ster verbeteren, we verkrijgen precieze dichtheden voor elk van de zeven werelden, en informatie te verkrijgen over hun interne samenstelling. Alle zeven planeten lijken opmerkelijk veel op Mercurius, Venus, onze aarde, zijn maan, en Mars."

Professor Brice-Olivier Demory, co-auteur aan de Universiteit van Bern, toegevoegd, "Dichtheden, terwijl belangrijke aanwijzingen voor de samenstelling van de planeten, zeg niets over bewoonbaarheid. Echter, onze studie is een belangrijke stap voorwaarts terwijl we blijven onderzoeken of deze planeten leven kunnen ondersteunen."

Als onderdeel van deze reeks werken het team gebruikte de Hubble-ruimtetelescoop terwijl de planeten voor hun ster langs gingen, proberen om minieme signalen op te vangen terwijl sterlicht interageert met de atmosferen van de planeten.

Hun zorgvuldige metingen vonden geen bewijs voor door waterstof gedomineerde atmosferen op planeten TRAPPIST-1d, e en f (b en c werden vorig jaar gedaan), hoewel de door waterstof gedomineerde atmosfeer voor g niet kan worden uitgesloten. Tot dusver, de verzamelde gegevens nog steeds consistent zijn met, maar kan niet bevestigen of de planeten een atmosfeer hebben die lijkt op Venus, of aarde. Deze identificatie zal worden uitgevoerd door nieuwe waarnemingen.

Hubble doet het voorbereidende verkenningswerk zodat astronomen die Webb gebruiken weten waar ze moeten beginnen. " zei Nikole Lewis van het Space Telescope Science Institute (STScI) in Baltimore, Maryland, co-leider van de Hubble-studie. "Door één mogelijk scenario voor de samenstelling van deze atmosferen te elimineren, kunnen de astronomen van de Webb-telescoop hun observatieprogramma's plannen om te zoeken naar andere mogelijke scenario's voor de samenstelling van deze atmosferen."

Wat is TRAPPIST-1?

TRAPPIST-1 is genoemd naar de Transiting Planets and Planetesimals Small Telescope (TRAPPIST) in Chili, die twee van de zeven planeten ontdekte die we vandaag kennen - aangekondigd in 2016. NASA's Spitzer Space Telescope, in samenwerking met telescopen op de grond, bevestigde deze planeten en ontdekte de andere vijf in het systeem. Vanaf dat moment, NASA's Kepler-ruimtetelescoop observeerde ook het TRAPPIST-1-systeem, en Spitzer verzamelde aanvullende gegevens. Deze nieuwe hoeveelheid gegevens hielp het team om een ​​duidelijker beeld van het systeem te krijgen dan ooit tevoren, hoewel er nog veel meer te leren valt over TRAPPIST-1.

De planeten TRAPPIST-1 kruipen zo dicht bij elkaar dat een persoon die op het oppervlak van een van deze werelden staat een spectaculair uitzicht zou hebben op de naburige planeten aan de hemel, die soms groter lijkt dan de maan lijkt voor een waarnemer op aarde. Ze kunnen ook getijde worden vergrendeld, wat betekent dat dezelfde kant van de planeet altijd naar de ster is gericht, en elke kant is in eeuwigdurende dag of nacht. Hoewel de planeten allemaal dichter bij hun ster staan ​​dan Mercurius bij de zon, TRAPPIST-1 is zo'n koele ster dat de planeten gematigd zijn.

Hoe zouden deze planeten eruit kunnen zien?

Het is onmogelijk om precies te weten hoe elke planeet eruit ziet, omdat ze zo ver weg zijn. In ons eigen zonnestelsel de Maan en Mars hebben bijna dezelfde dichtheid, toch zien hun oppervlakken er totaal anders uit.

Op basis van beschikbare gegevens, hier zijn de beste gissingen van wetenschappers over het uiterlijk van de planeten:

TRAPPIST-1b, de binnenste planeet, heeft waarschijnlijk een rotsachtige kern, omgeven door een atmosfeer die veel dikker is dan die van de aarde. TRAPPIST-1c heeft waarschijnlijk ook een rotsachtig interieur, maar met een dunnere atmosfeer dan planeet b. TRAPPIST-1d, In de tussentijd, is de lichtste van de planeten - ongeveer 30 procent van de massa van de aarde. Wetenschappers weten niet zeker of het een grote atmosfeer heeft, een oceaan of een ijslaag - alle drie zouden de planeet een "omhulsel" van vluchtige stoffen geven die logisch zouden zijn voor een planeet met zijn dichtheid.

Wetenschappers waren verrast dat TRAPPIST-1e de enige planeet in het systeem is die iets dichter is dan de aarde, wat suggereert dat het een dichtere ijzeren kern heeft dan onze thuisplaneet. Zoals TRAPPIST-1c, het heeft niet per se een dikke atmosfeer, oceaan- of ijslaag, waardoor deze twee planeten zich in het systeem onderscheiden. Het is mysterieus waarom TRAPPIST-1e zoveel rotsachtiger is qua samenstelling dan de rest van de planeten. Qua grootte, dichtheid en de hoeveelheid straling die het van zijn ster ontvangt, dit is de planeet die het meest op de aarde lijkt.

TRAPPIST-1f, g en h zijn ver genoeg van de gastster verwijderd dat water als ijs over deze oppervlakken kan worden bevroren. Als ze een dunne atmosfeer hebben, het is onwaarschijnlijk dat ze de zware moleculen van de aarde bevatten, zoals koolstofdioxide.

Hoe weten we?

Wetenschappers zijn in staat om de dichtheden van de planeten te berekenen omdat ze toevallig zo zijn opgesteld dat wanneer ze voor hun ster passeren, onze telescopen op aarde en in de ruimte detecteren een verzwakking van het licht. Dit wordt een transit genoemd. De hoeveelheid waarmee het sterlicht dimt, is gerelateerd aan de straal van de planeet.

Om de dichtheid te krijgen, wetenschappers profiteren van wat 'transit-timingsvariaties' worden genoemd.

Als er geen andere zwaartekrachten waren op een transiterende planeet, het zou altijd in dezelfde tijd voor zijn moederster kruisen, bijvoorbeeld De aarde draait elke 365 dagen om de zon, zo definiëren we een jaar. Maar omdat de planeten TRAPPIST-1 zo dicht bij elkaar staan, ze veranderen de timing van elkaars "jaren" enigszins. Die variaties in orbitale timing worden gebruikt om de massa's van de planeten te schatten. Vervolgens, massa en straal worden gebruikt om de dichtheid te berekenen.

Volgende stappen

De volgende stap in het verkennen van TRAPPIST-1 is NASA's James Webb Space Telescope, die in staat zal zijn om de vraag te onderzoeken of deze planeten atmosferen hebben en, als, hoe die sferen zijn, en of ze voldoende oppervlaktecondities toestaan ​​om vloeibaar water toe te laten.