Οι εξωπλανήτες Trappist-1 θα μπορούσαν να είναι κόσμοι νερού ή σκουριάς

Το αστρικό σύστημα του Trappist-1 φιλοξενεί τη μεγαλύτερη ομάδα πλανητών που μοιάζουν με τη Γη που έχουν ανακαλυφθεί ποτέ αλλού στο Σύμπαν από αστρονόμους. Αυτό σημαίνει ότι η διερεύνηση αυτών των επτά βραχωδών κόσμων μας δίνει μια καλή ιδέα για το πόσο κοινοί είναι οι εξωπλανήτες με παρόμοια σύνθεση με τη δική μας στον Γαλαξία μας και στον ευρύτερο κόσμο.

Νέα έρευνα αποκάλυψε ότι αυτοί οι πλανήτες, που περιφέρονται γύρω από το αστέρι Trappist-1 40 έτη φωτός μακριά από τη Γη, έχουν όλοι εντυπωσιακά παρόμοιες συνθέσεις και πυκνότητες. Ωστόσο, όλα είναι λιγότερο πυκνά από τη Γη.

Τα αποτελέσματα θα μπορούσαν να υποδείξουν ότι πρόκειται για κόσμους με πολύ περισσότερο νερό από ό,τι βρίσκεται στη γη, ή πιθανώς ακόμη και ότι αυτοί οι πλανήτες αποτελούνται σχεδόν εξ ολοκλήρου από σκουριά.

Αυτή η ομοιότητα μεταξύ των εξωπλανητών κάνει το σύστημα Trappist-1 να διαφέρει σημαντικά από το δικό μας ηλιακό σύστημα που αποτελείται από πλανήτες με ριζικές συνθέσεις και πυκνότητες. Οι κόσμοι του Trappist-1 είναι πυκνοί, που σημαίνει ότι είναι σαν τους βραχώδεις πλανήτες του ηλιακού μας συστήματος, τη Γη, τον Άρη, την Αφροδίτη και τον Ερμή. Από το σύστημα φαίνεται να λείπουν μεγαλύτεροι πλανήτες που κυριαρχούνται από αέριο όπως ο Δίας, ο Κρόνος, ο Ουρανός και ο Ποσειδώνας.

Το εύρημα, τεκμηριώθηκε σε μια εργασία που δημοσιεύτηκε στο Planetary Science Journal δείχνει πώς το σύστημα, που ανακαλύφθηκε για πρώτη φορά το 2016, προσφέρει μια εικόνα για τη μεγάλη ποικιλία πλανητικών συστημάτων που θα μπορούσαν να γεμίσουν το Σύμπαν.

«Οι νέες παρατηρήσεις μας επέτρεψαν να χρησιμοποιήσουμε δεδομένα διαμετακόμισης από πολύ μεγαλύτερο χρονικό διάστημα από ό,τι ήταν διαθέσιμο για τους υπολογισμούς του 2018», εξηγεί ο Simon Grimm από το Πανεπιστήμιο της Βέρνης, ο οποίος, εκτός από τη συμμετοχή στην τρέχουσα μελέτη, ήταν μέρος του μια ομάδα του 2018 που παρείχε τον πιο ακριβή υπολογισμό των μαζών των επτά πλανητών μέχρι στιγμής. «Με τα νέα δεδομένα, μπορέσαμε να βελτιώσουμε τους προσδιορισμούς μάζας και πυκνότητας και των επτά πλανητών.

Περιεχόμενα

• 1 Επτά Εξωπλανήτες με Παρόμοιες Πυκνότητες
• 2 Rust Nevers Sleeps for the Trappist-1 Planets
• 3 Υπάρχουν ακόμα πολλά να μάθετε από το Trappist-1
• 4 Πρωτότυπη Έρευνα

Επτά εξωπλανήτες με παρόμοια πυκνότητα

Η ομοιότητα στις πυκνότητες που παρατηρήθηκε στους εξωπλανήτες Trappist-1 που είδαν οι αστρονόμοι που προέρχονται από τα Πανεπιστήμια της Βέρνης, της Γενεύης και της Ζυρίχης, δείχνει ότι υπάρχει μεγάλη πιθανότητα να αποτελούνται από τα ίδια υλικά σε παρόμοιες αναλογίες.

Αυτά είναι τα ίδια υλικά που πιστεύουμε ότι αποτελούν τους περισσότερους επίγειους πλανήτες, ο σίδηρος, το οξυγόνο, το μαγνήσιο και το πυρίτιο. Αλλά υπάρχει μια σημαντική διαφορά μεταξύ του επίγειου κόσμου μας και των εξωπλανητών Trappist-1.

Οι πλανήτες στο σύστημα Trappist-1 φαίνεται να είναι περίπου 8% λιγότερο πυκνοί από τη Γη. Αυτό υποδηλώνει ότι τα υλικά που τα αποτελούν υπάρχουν σε διαφορετικές αναλογίες από ό,τι σε ολόκληρο τον πλανήτη μας.

Αυτή η διαφορά στην πυκνότητα θα μπορούσε να είναι αποτέλεσμα πολλών διαφορετικών παραγόντων.

Μια από τις πιθανότητες που διερευνά η ομάδα είναι ότι οι επιφάνειες των εξωπλανητών Trappist-1 θα μπορούσαν να καλυφθούν με νερό, μειώνοντας τη συνολική τους πυκνότητα . Συνδυάζοντας τα μοντέλα πλανητικού εσωτερικού με τα μοντέλα πλανητικής ατμόσφαιρας, η ομάδα ήταν σε θέση να αξιολογήσει την περιεκτικότητα σε νερό των επτά πλανητών TRAPPIST-1 με αυτό που ο Martin Turbet, αστροφυσικός στο Πανεπιστήμιο της Γενεύης και συν-συγγραφέας της μελέτης περιγράφει ως «ένα ακρίβεια κυριολεκτικά πρωτόγνωρη για αυτήν την κατηγορία πλανητών.»

Για τους τέσσερις εξώτατους πλανήτες του συστήματος Trappist-1, εάν το νερό αντιπροσωπεύει τη διαφορά στην πυκνότητα, η ομάδα έχει υπολογίσει ότι το νερό θα αντιπροσωπεύει το 5% της συνολικής τους μάζας. Αυτό είναι πολύ περισσότερο από το 0,1% της συνολικής μάζας της Γης που αποτελείται από νερό.

Rust Nevers Sleeps for the Trappist-1 Planets

Μια άλλη πιθανότητα που θα μπορούσε να εξηγήσει γιατί οι εξωπλανήτες Trappist-1 έχουν χαμηλότερη πυκνότητα από τη Γη είναι το γεγονός ότι θα μπορούσαν να αποτελούνται από λιγότερο σίδηρο από ό,τι ο πλανήτης μας είναι–21% αντί από το 32% που βρίσκεται στη Γη.

Είναι επίσης πιθανό ότι ο σίδηρος μέσα στους επτά εξωπλανήτες θα μπορούσε να συνδεθεί με οξείδια σιδήρου που σχηματίζουν οξυγόνο - κοινώς γνωστά ως σκουριά. Αυτό το πρόσθετο οξυγόνο θα μείωνε τις πυκνότητες του πλανήτη.

Τα οξείδια του σιδήρου δίνουν στον Άρη το κόκκινο-κόκκινο χρώμα του, αλλά είναι λίγο πολύ περιορισμένα στην επιφάνειά του. Ο πυρήνας του αποτελείται από μη οξειδωμένο σίδηρο όπως οι άλλοι επίγειοι πλανήτες του ηλιακού συστήματος. Εάν το οξείδιο του σιδήρου ευθύνεται για τις χαμηλότερες πυκνότητες των επτά εξωπλανητών, αυτό σημαίνει ότι αυτοί οι κόσμοι είναι σκουριασμένοι παντού και στερούνται στερεών μη οξειδωμένων πυρήνων σιδήρου.

«Η χαμηλότερη πυκνότητα μπορεί να προκληθεί από έναν συνδυασμό των δύο σεναρίων – λιγότερο σίδηρο συνολικά από και λίγο οξειδωμένο σίδηρο», εξηγεί ο Eric Angol, αστροφυσικός στο Πανεπιστήμιο της Ουάσιγκτον και επικεφαλής συγγραφέας της νέας μελέτης. «Μπορεί να περιέχουν λιγότερο σίδηρο από τη Γη και λίγο οξειδωμένο σίδηρο όπως ο Άρης».

Η Angol επισημαίνει επίσης ότι οι πλανήτες Trappist-1 είναι πιθανό να έχουν χαμηλή περιεκτικότητα σε νερό, μια ιδέα που υποστηρίζεται από προηγούμενες έρευνες. «Τα μοντέλα εσωτερικής και ατμοσφαιρικής δομής μας δείχνουν ότι οι τρεις εσωτερικοί πλανήτες του συστήματος TRAPPIST-1 είναι πιθανό να είναι άνυδροι και ότι οι τέσσερις εξωτερικοί πλανήτες δεν έχουν περισσότερο από λίγο τοις εκατό νερό, πιθανώς σε υγρή μορφή, στις επιφάνειές τους». λέει ο Turbet.

Αυτό φαίνεται να ευνοεί τη θεωρία ότι η χαμηλότερη πυκνότητα των πλανητών Trappist-1 είναι αποτέλεσμα ενός ή και των δύο από τα σενάρια σιδήρου που προτείνουν οι ερευνητές.

Υπάρχουν ακόμη πολλά να μάθουμε από το Trappist-1

Από την ανακάλυψή του το 2o16, το σύστημα Trappist αποτέλεσε αντικείμενο πληθώρας παρατηρήσεων που έγιναν τόσο από διαστημικά όσο και από επίγεια τηλεσκόπια. Πριν παροπλιστεί στις αρχές Ιανουαρίου 2020, η ομάδα χρησιμοποίησε το διαστημικό τηλεσκόπιο Spitzer για τη συλλογή των δεδομένων της. Αυτό το τηλεσκόπιο, το οποίο λειτουργεί από το Εργαστήριο Αεριωθούμενης Προώθησης της NASA, μόνο έχει μετρήσει σε περισσότερες από 1.000 ώρες στοχευμένων παρατηρήσεων των εξωπλανητών.

Αυτή η νέα μελέτη απέδειξε τη σημασία της μελέτης συστημάτων όπως το Trappist-1 για εκτεταμένες χρονικές περιόδους.

Η Caroline Dorn, αστροφυσικός στο Πανεπιστήμιο της Ζυρίχης υπογραμμίζει επίσης το γεγονός ότι η μελέτη συστημάτων όπως αυτό θα μπορούσε να απαντήσει σε ερωτήσεις σχετικά με την κατοικησιμότητα των εξωπλανητών και την πιθανότητα ύπαρξης ζωής αλλού στο Σύμπαν.

«Το σύστημα TRAPPIST-1 είναι συναρπαστικό γιατί γύρω από αυτό το ένα αστέρι μπορούμε να μάθουμε για την ποικιλομορφία των βραχωδών πλανητών σε ένα ενιαίο σύστημα», καταλήγει ο Dorn. «Και μπορούμε πραγματικά να μάθουμε περισσότερα για έναν μεμονωμένο πλανήτη μελετώντας και τους γείτονές του, οπότε αυτό το σύστημα είναι τέλειο για αυτό».

Αρχική έρευνα

Agol. Ε., Ντορν. C., Grimm. S. L., et al , «Βελτίωση του χρονισμού διέλευσης και της φωτομετρικής ανάλυσης του TRAPPIST-1:Masses, ακτίνες, πυκνότητες, δυναμική και εφημερίδες», Planetary Science Journal , [https://arxiv.org/abs/2010.01074]