Sinds de ontdekking in 2016, planetaire wetenschappers zijn enthousiast over TRAPPIST-1, een systeem waar zeven aardachtige rotsplaneten om een ​​koele ster draaien. Drie van de planeten bevinden zich in de bewoonbare zone, het gebied van de ruimte waar vloeibaar water op het oppervlak van de planeten kan stromen. Maar twee nieuwe onderzoeken door wetenschappers van het Lunar and Planetary Laboratory van de Universiteit van Arizona kunnen astronomen ertoe brengen de bewoonbare zone voor TRAPPIST-1 opnieuw te definiëren.

De drie planeten in de bewoonbare zone worden waarschijnlijk geconfronteerd met een formidabele tegenstander van het leven:hoogenergetische deeltjes die door de ster worden uitgespuwd. Voor de eerste keer, Federico Fraschetti en een team van wetenschappers van het Centrum voor Astrofysica | Harvard &Smithsonian hebben berekend hoe hard deze deeltjes de planeten raken.

In de tussentijd, Hamish Hooi, een afgestudeerde student in het Lunar and Planatary Laboratory, heeft ontdekt dat het gravitationele touwtrekken dat de TRAPPIST-1-planeten met elkaar spelen, de getijden op hun oppervlak doet toenemen, mogelijk het aandrijven van vulkanische activiteit of het opwarmen van met ijs geïsoleerde oceanen op planeten die anders te koud zijn om leven te ondersteunen.

Zowel Fraschetti's paper als Hay's studie, "Getijden tussen TRAPPIST-1 planeten, " zijn onlangs gepubliceerd in de Astrofysisch tijdschrift .

Pittige protonen

De ster van het systeem, TRAPPIST-1A, is kleiner, minder massief en 6, 000 graden Fahrenheit koeler dan onze 10, 000 graden zon. Het is ook zeer actief, wat betekent dat het enorme hoeveelheden hoogenergetische protonen uitstraalt - dezelfde deeltjes die aurora's op aarde veroorzaken.

Fraschetti en zijn team simuleerden de reizen van deze hoogenergetische deeltjes door het magnetische veld van de ster. Ze ontdekten dat de vierde planeet - de binnenste van de werelden in de bewoonbare zone van TRAPPIST-1 - mogelijk een krachtig bombardement van protonen ervaart.

"De flux van deze deeltjes in het TRAPPIST-1-systeem kan tot 1 miljoen keer groter zijn dan de deeltjesflux op aarde, ' zei Fraschetti.

Dit kwam als een verrassing voor de wetenschappers, ook al staan ​​de planeten veel dichter bij hun ster dan de aarde bij de zon. Hoogenergetische deeltjes worden door de ruimte gedragen langs magnetische velden, en het magnetische veld van TRAPPIST-1A is strak om de ster gewikkeld.

"Je verwacht dat de deeltjes vast komen te zitten in deze strak gewikkelde magnetische veldlijnen, maar als je turbulentie introduceert, ze kunnen ontsnappen, loodrecht op het gemiddelde stellaire veld bewegen, ' zei Fraschetti.

Fakkels op het oppervlak van de ster veroorzaken turbulentie in het magnetische veld, waardoor de protonen van de ster kunnen wegvaren. Waar de deeltjes naartoe gaan, hangt af van hoe het magnetische veld van de ster van zijn rotatieas af staat. In het TRAPPIST-1-systeem, de meest waarschijnlijke uitlijning van dit veld zal energetische protonen rechtstreeks naar het gezicht van de vierde planeet brengen, waar ze complexe moleculen kunnen afbreken die nodig zijn om leven op te bouwen - of misschien kunnen ze dienen als katalysatoren voor het creëren van deze moleculen.

Terwijl het magnetische veld van de aarde het grootste deel van de planeet beschermt tegen energetische protonen die door onze zon worden uitgezonden, een veld dat sterk genoeg is om de protonen van TRAPPIST-1 af te buigen, zou onwaarschijnlijk sterk moeten zijn - honderden keren krachtiger dan dat van de aarde. Maar dit betekent niet noodzakelijk de dood voor het leven in het TRAPPIST-1-systeem.

De planeten TRAPPIST-1 zijn waarschijnlijk getijde vergrendeld, voor een ding, wat betekent dat hetzelfde halfrond van elke planeet altijd naar de ster is gericht, terwijl de eeuwige nacht de ander omhult.

"Misschien is de nachtzijde nog warm genoeg voor het leven, en het wordt niet gebombardeerd door straling, " zei Benjamin Rackham, een onderzoeksmedewerker van het UA Department of Astronomy die bij geen van beide studies betrokken was.

Oceanen kunnen ook beschermen tegen destructieve hoogenergetische protonen, omdat diep water de deeltjes zou kunnen absorberen voordat ze de bouwstenen van het leven uit elkaar scheuren. Getijden die in deze oceanen en zelfs in de rotsen van de planeten zijn opgewekt, kunnen andere interessante implicaties voor het leven hebben.

Getijden trekken

Op aarde, de maan verhoogt niet alleen de getijden in de oceanen - getijdekrachten vervormen de bolvorm van de aardmantel en korst, ook. In het TRAPPIST-1-systeem, de planeten zijn dicht genoeg bij elkaar dat wetenschappers veronderstelden dat de werelden de getijden op elkaar zouden kunnen verhogen, zoals de maan doet met de aarde.

"Als een planeet of maan vervormt door getijden, wrijving binnenin zorgt voor verwarming, " zei Hooi, hoofdauteur van de tweede studie.

Door te berekenen hoe de zwaartekracht van de planeten van TRAPPIST-1 aan elkaar zou trekken en elkaar zouden vervormen, Hay onderzocht hoeveel hittegetijden naar het systeem brengen.

TRAPPIST-1 is het enige bekende systeem waar planeten significante getijden op elkaar kunnen verhogen omdat de werelden zo dicht opeengepakt zijn rond hun ster.

"Het is zo'n uniek proces waar niemand eerder in detail over heeft nagedacht, en het is een beetje verbazingwekkend dat het echt iets is dat gebeurt, " zei Hay. In het verleden, wetenschappers hadden alleen rekening gehouden met getijden die door de ster werden opgewekt.

Hay ontdekte dat de binnenste twee planeten van het systeem zo dicht bij elkaar komen dat ze krachtige getijden op elkaar opwekken. Het is mogelijk dat de daaropvolgende getijdenverwarming sterk genoeg is om vulkanische activiteit te voeden, die op hun beurt de atmosfeer in stand kunnen houden. Hoewel de binnenste planeten van TRAPPIST-1 aan hun kant waarschijnlijk te heet zijn om in leven te blijven, een door vulkaan gevoede atmosfeer zou kunnen helpen om wat warmte naar hun anders te koude nachtkant te verplaatsen, voldoende opwarmen om te voorkomen dat levende wezens bevriezen.

De zesde planeet in het systeem, genaamd TRAPPIST-1g, ervaart getijtrekken van zowel de ster als de andere planeten. Het is de enige planeet in het systeem waar de getijdenwarmte door de andere planeten even sterk is als die veroorzaakt door de centrale ster. Als TRAPPIST-1g een oceaanwereld is, zoals Europa of Enceladus in ons eigen zonnestelsel, getijdenverwarming zou het water warm kunnen houden.

M-dwergstersystemen zoals TRAPPIST-1 bieden astronomen de beste mogelijkheid om naar leven buiten het zonnestelsel te zoeken, en de studies van Fraschetti en Hay kunnen wetenschappers helpen kiezen hoe ze het systeem in de toekomst kunnen verkennen.

"We moeten de geschiktheid van deze systemen voor het leven echt begrijpen, en energetische deeltjesfluxen en getijdenverwarming zijn belangrijke factoren om ons vermogen om dat te doen te beperken, ', zei Rackham.