TRAPPIST-1:n ulkoplaneetoilla on todennäköisesti vettä | Cilostazol

TRAPPIST-1:n ulkoplaneetoilla on todennäköisesti vettä

TRAPPIST-1 aurinkokunta loi mielenkiintoisen aallon, kun se havaittiin useita vuosia sitten. Vuonna 2016 tähtitieteilijät käyttivät Transiting Planets and Planetesimals Small Telescope (TRAPPIST) Chilen La Sillan observatoriossa löysi kaksi kivistä planeettaa kiertämässä punaista kääpiötähteä, jolle he antoivat nimen TRAPPIST-1. Sitten vuonna 2017 syvemmällä analyysillä löydettiin viisi muuta kiviplaneettaa.

Se oli merkittävä löytö, varsinkin koska jopa neljä niistä saattoi olla oikealla etäisyydellä tähdestä nestemäisen veden saamiseksi.

TRAPPIST-1-järjestelmä saa edelleen paljon tieteellistä huomiota. Mahdolliset Maan kaltaiset planeetat tähtien asuttavalla vyöhykkeellä ovat kuin magneetteja planeettatieteilijöille.

Heistä seitsemän löytäminen yhdestä järjestelmästä on ainutlaatuinen tieteellinen tilaisuus tutkia kaikenlaisia ​​toisiinsa liittyviä kysymyksiä eksoplaneettojen asutettavuudesta. TRAPPIST-1 on punainen kääpiö, ja yksi tärkeimmistä eksoplaneettojen asuttavuutta koskevista kysymyksistä koskee punaisia ​​kääpiöitä (M kääpiöitä). Ajavatko nämä tähdet ja niiden voimakkaat purkaukset ilmakehän pois planeetoiltaan?

Planetary Science Journalin uusi tutkimus tutkii ilmakehän pakoa TRAPPIST-1-planeetoilla. Sen otsikko on “Termisen hydrodynaamisen ilmakehän pakokaasun vaikutukset TRAPPIST-1-planeetoille.Johtava kirjoittaja on Megan Gialluca, Washingtonin yliopiston tähtitieteen ja astrobiologian laitoksen jatko-opiskelija.

Suurin osa Linnunradan tähdistä on M-kääpiöitä. Kuten TRAPPIST-1 tekee selväksi, ne voivat isännöidä monia maanpäällisiä planeettoja. Suuret, Jupiterin kokoiset planeetat ovat suhteellisen harvinaisia ​​tämäntyyppisten tähtien ympärillä.

taiteilijan käsitykset TRAPPIST-1:n seitsemästä planeettasta niiden kiertoratajaksoilla, etäisyyksillä tähdestä, säteillä ja massalla verrattuna Maahan. Kiitos: NASA/JPL

On selvä mahdollisuus, että useimmat maanpäälliset planeetat kiertävät M-kääpiötä.

Mutta M-kääpiöpoltto on tunnettu ongelma. Vaikka M-kääpiöt ovat paljon vähemmän massiivisia kuin aurinkomme, niiden purkaukset ovat paljon energisempiä kuin mikään Auringosta tuleva. Jotkut M-kääpiösoihdut voivat kaksinkertaistaa tähden kirkkauden muutamassa minuutissa.

Toinen ongelma on vuoroveden lukitus. Koska M-kääpiöt säteilevät vähemmän energiaa, niiden asuttavat vyöhykkeet ovat paljon lähempänä kuin aurinkomme kaltaisen pääsarjatähden ympärillä olevat vyöhykkeet. Tämä tarkoittaa, että potentiaalisesti asuttavat planeetat ovat paljon todennäköisemmin vuoroveden lukittuneita tähtiinsä.

Se luo monenlaisia ​​esteitä asumiselle. Planeetan toinen puoli kestäisi leimahduksen ja kuumenee, kun taas toinen puoli olisi ikuisesti pimeä ja kylmä. Jos on ilmapiiri, voi olla erittäin voimakkaita tuulia.

“Koska M-kääpiöt ovat yleisimmät tähdet paikallisella tähtialueellamme, avainkysymys astrobiologiassa on, voivatko heidän planeettajärjestelmänsä sisältää elämää, joka soveltuu lähiajan havainnointitesteihin”, kirjoittajat kirjoittavat. “Maanpäälliset planeettakohteet, jotka kiinnostavat ilmakehän karakterisointia M-kääpiöisännillä, voivat olla saatavilla JWST:llä”, he selittävät. He huomauttavat myös, että tulevat suuret maanpäälliset teleskoopit, kuten European Extremely Large Telescope ja Giant Magellan Telescope, voisivat myös auttaa, mutta ne ovat vuosien päässä toiminnasta.

Tämä on taiteilijan näkemys TRAPPIST-1-järjestelmästä, joka näyttää kaikki seitsemän planeettaa.  Kuvan luotto: NASA
Tämä on taiteilijan näkemys TRAPPIST-1-järjestelmästä, joka näyttää kaikki seitsemän planeettaa. Kuvan luotto: NASA

Punaisia ​​kääpiöitä ja niiden planeettoja on helpompi havaita kuin muita tähtiä ja niiden planeettoja. Punaiset kääpiöt ovat pieniä ja himmeitä, mikä tarkoittaa, että niiden valo ei peitä planeettoja niin paljon kuin muut tärkeimmät tähdet. Huolimatta pienemmästä kirkkaudestaan ​​ja pienestä koostaan ​​ne asettavat haasteita asumiselle.

M-kääpiöillä on pidempi pääsekvenssiä edeltävä vaihe kuin muilla tähdillä, ja ne ovat kirkkaimmin tänä aikana. Pääsekvenssissä ne ovat lisänneet tähtien aktiivisuutta aurinkomme kaltaisiin tähtiin verrattuna. Nämä tekijät voivat molemmat ajaa ilmakehän pois läheisiltä planeetoilta. TRAPPIST-1:tä lähin planeetta (tästä eteenpäin T-1) saa neljä kertaa enemmän säteilyä kuin Maa.

“Valoisuuden evoluution lisäksi lisääntynyt tähtien aktiivisuus lisää myös M-kääpiötähtien XUV-arvoa, mikä lisää ilmakehän häviötä”, kirjoittajat kirjoittavat. Tämä voi myös vaikeuttaa planeettojen ilmakehän spektrien ymmärtämistä luomalla vääriä positiivisia biosignatuureja. M-kääpiöiden ympärillä olevilla eksoplaneetoilla odotetaan olevan paksu ilmakehä, jota hallitsee abioottinen happi.

Haasteista huolimatta T-1-järjestelmä on loistava tilaisuus tutkia M-kääpiöitä, ilmakehän pakoa ja kiviplaneettojen asuttavuutta. “TRAPPIST-1 on korkean prioriteetin kohde JWST:n yleisille ja takuuaikahavainnoille”, kirjoittajat kirjoittavat. JWST on havainnut osia T-1-järjestelmästä ja nämä tiedot ovat osa tätä työtä.

Tässä työssä tutkijat simuloivat jokaisen TRAPPIST-1:n (tästä eteenpäin T-1) planeetan varhaisia ​​ilmakehyksiä, mukaan lukien erilaiset alkuperäiset vesimäärät ilmaistuna maan valtamerissä (TO.). He myös mallinsivat eri määriä tähtien säteilyä ajan myötä. Heidän simuloinnissaan käytettiin uusimpia T-1-planeettojen tietoja ja erilaisia ​​planeettojen kehityskulkuja.

Tässä tutkimuksessa kirjoittajat ottivat huomioon kunkin ulkoplaneetan ennustetun nykyisen vesipitoisuuden ja työskentelivät sitten taaksepäin ymmärtääkseen niiden alkuperäisen vesipitoisuuden.  Tämä kuva näyttää "Jokaisen alkuperäisen vesipitoisuuden (TO:na) todennäköisyys, joka tarvitaan toistamaan ennustettu nykyinen vesipitoisuus kullekin ulkoplaneetalle," kirjoittaa kirjoittajat.  Neljä ulompaa planeettaa olisivat alkaneet valtavista vesimääristä Maahan verrattuna.  Kuvan luotto: Gialluca et al.  2024.
Tässä tutkimuksessa kirjoittajat ottivat huomioon kunkin ulkoplaneetan ennustetun nykyisen vesipitoisuuden ja työskentelivät sitten taaksepäin ymmärtääkseen niiden alkuperäisen vesipitoisuuden. Tämä kuva näyttää “Jokaisen alkuperäisen vesipitoisuuden todennäköisyyden (TO), joka tarvitaan toistamaan ennustettu nykyinen vesipitoisuus kullekin ulkoplaneetalle”, kirjoittajat kirjoittavat. Neljä ulompaa planeettaa olisivat alkaneet valtavista vesimääristä Maahan verrattuna. Kuvan luotto: Gialluca et al. 2024.

Tulokset eivät ole hyviä varsinkaan punaista kääpiötä lähinnä oleville planeetoille.

“Havaitsemme, että sisäplaneetat T1-b, c ja d ovat todennäköisesti kuivuneet kaikista paitsi suurimmasta alkuperäisestä vesipitoisuudesta (>60, 50 ja 30 TO, vastaavasti) ja niillä on suurin riski täydellisestä ilmakehän häviämisestä johtuen niiden katoamisesta. isäntätähden läheisyyteen”, tutkijat selittävät. Mutta alkuperäisestä TO:staan ​​riippuen he voivat säilyttää merkittävää happea. Tämä happi voi olla väärä positiivinen biosignatuureille.

Ulkoplaneetoilla menee vähän paremmin. He saattoivat pidättää osan vedestään, ellei heidän alkuperäinen vesinsä ollut alhainen noin 1 TO. “Havaitsemme, että T1-e, f, g ja h menettävät korkeintaan noin 8,0, 4,8, 3,4 ja 0,8 TO”, he kirjoittavat. Näillä ulkoplaneetoilla on myös todennäköisesti enemmän happea kuin sisäplaneetoilla. Koska T1-e, f ja g ovat tähden asumiskelpoisella vyöhykkeellä, tämä on jännittävä tulos.

T-1c on erityisen kiinnostava, koska niiden simulaatioissa se säilyttää suurimman osan ilmakehästä riippumatta siitä, oliko alkuperäinen TO korkea vai matala.

Tämä taiteilijan kuvitus näyttää, miltä kuuma kivinen eksoplaneetta TRAPPIST-1 c voisi näyttää.  Kuvan ansiot: NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI) - Public Domain,
Tämä taiteilijan kuvitus näyttää, miltä kuuma kivinen eksoplaneetta TRAPPIST-1 c voisi näyttää. Kuvan ansiot: NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI) – Public Domain,

T-1-planeettojen mahdollinen asuttavuus on tärkeä kysymys eksoplaneettatieteessä. Tähtityyppi, kiviplaneettojen määrä ja havainnoinnin helppous nostivat sen havaintokohteiden listan kärkeen. Emme koskaan todella ymmärrä eksoplaneettojen asuttavuutta, jos emme ymmärrä tätä järjestelmää. Ainoa tapa ymmärtää se paremmin on tarkkailla sitä perusteellisemmin.

“Nämä johtopäätökset motivoivat seurantahavaintoja etsimään vesihöyryn tai hapen läsnäoloa T1-c:stä ja tulevat havainnot TRAPPIST-1-järjestelmän ulkoplaneetoista, joilla saattaa olla merkittävää vettä”, kirjoittajat kirjoittavat johtopäätöksessään.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *