När vi äntligen hittar livet någonstans där ute på jorden kommer det att vara i slutet av en lång sökning. Livet kommer förmodligen inte att tillkännage sin närvaro för oss, vi måste följa en lång ledtråd för att hitta den. Som forskare fortfarande berättar för oss, i början av den ledtrådkedjan är vatten.
Upptäckten av TRAPPIST-1-systemet förra året skapade mycket spänning. 7 planeter som kretsar runt stjärnan TRAPPIST-1, bara 40 ljusår från jorden. Vid den tiden trodde astronomer att åtminstone några av dem var jordliknande. Men nu visar en ny studie att några av planeterna kunde hålla mer vatten än jorden. Cirka 250 gånger mer.
Denna nya studie fokuserar på densiteten för de 7 TRAPPIST-1 planeterna. Att försöka fastställa att densitet är en utmanande uppgift, och det involverade några av kraftverk i teleskopvärlden. Spitzer-rymdteleskopet, Kepler-rymdteleskopet och SPECULOOS-anläggningen (Sök efter beboeliga planeter EClipsing ULtra-cOOl Stars) vid ESOs Paranal Observatory användes alla i studien.
I denna studie utsattes observationerna från de tre teleskopen för komplex datormodellering för att bestämma tätheten för de 7 TRAPPIST-planeterna. Som ett resultat vet vi nu att de alla mestadels är gjorda av sten och att vissa av dem kan vara 5% vattenmassa. (Jorden är bara cirka 0,02% vatten i massa.)
Att hitta tätheten för dessa planeter var inte lätt. För att göra det, måste forskare bestämma både massan och storleken. TRAPPIST-1-planeterna hittades med hjälp av transitmetoden, där värdstjärnans ljus sjunker när planeterna passerar mellan deras stjärna och oss. Transitmetoden ger oss en ganska bra uppfattning om planetens storlek, men det är det.
Det är mycket svårare att hitta massan, eftersom planeter med olika massor kan ha samma banor och vi kan inte skilja dem från varandra. Men i flerplanet-system som TRAPPIST-1 finns det ett sätt.
När planeterna kretsar kring TRAPPIST-1-stjärnan stör massiva planeter banorna på de andra planeterna mer än lättare. Detta ändrar tidpunkten för transiterna. Dessa effekter är "komplicerade och väldigt subtila" enligt teamet, och det krävdes en hel del observationer och mätningar av transittidpunkten - och mycket komplex datormodellering - för att bestämma deras täthet.
Huvudförfattaren Simon Grimm förklarar hur det gjordes: ”TRAPPIST-1-planeterna är så nära varandra att de påverkar varandra gravitationellt, så de gånger då de passerar framför stjärnan skiftar något. Dessa förskjutningar beror på planetens massor, deras avstånd och andra omloppsparametrar. Med en datormodell simulerar vi planets banor tills de beräknade transiterna överensstämmer med de observerade värdena och därmed härleder planetmassorna. ”
Först av allt, den här studien upptäckte inte vatten. Det upptäckte flyktigt material som är förmodligen vatten.
Oavsett om de har bekräftat förekomsten av vatten eller inte, är det fortfarande mycket viktiga resultat. Vi blir bra på att hitta exoplaneter, och nästa steg är att bestämma egenskaperna för alla atmosfärer som exoplaneter har.
Teammedlem Eric Agol kommenterar betydelsen: ”Ett mål med exoplanetstudier under en tid har varit att undersöka sammansättningen av planeter som är jordliknande i storlek och temperatur. Upptäckten av TRAPPIST-1 och kapaciteten hos ESO: s anläggningar i Chile och NASA Spitzer Space Telescope i omloppsbana har gjort detta möjligt - vilket ger oss vårt första inblick i vilka jordstorlekar exoplaneter är gjorda av! ”
Denna studie berättar inte om någon av TRAPPIST-planeterna har liv på dem, eller om de är bebodda. Det är bara ytterligare ett steg på vägen för att förhoppningsvis kanske en dag hitta livet någonstans. Studerande medförfattare Brice-Olivier Demory, vid University of Bern, sade lika mycket: ”Tätheter, även om viktiga ledtrådar till planeternas kompositioner, säger ingenting om vanlighet. Men vår studie är ett viktigt steg framåt eftersom vi fortsätter att undersöka om dessa planeter kan stödja livet. ”
Detta är vad studien bestämde om de olika planeterna i TRAPPIST-systemet:
- TRAPPIST 1-b och 1c är de två innersta planeterna och kommer troligen att ha steniga kärnor och vara omgivna av atmosfärer som är mycket tjockare än jordens.
- TRAPPIST-1d är de lättaste av planeterna med cirka 30 procent av jordens massa. Vi är osäkra på om det har en stor atmosfär, ett hav eller ett islager.
- TRAPPIST-1e är lite av en överraskning. Det är den enda planeten i systemet något tätare än jorden. Den kan ha en tätare järnkärna, och den har inte nödvändigtvis en tjock atmosfär, hav eller islager. TRAPPIST-1e är ett mysterium eftersom det verkar vara så mycket stenigare än resten av planeterna. Det är den som liknar jorden, i storlek, densitet och mängden strålning den får från sin stjärna.
- TRAPPIST-1f, g och h kan ha frysta ytor. Om de har tunna atmosfärer, är det osannolikt att de innehåller de tunga molekylerna som vi hittar på jorden, till exempel koldioxid.
TRAPPIST-1-systemet kommer att studeras under mycket lång tid. Det lovar att vara ett av de första målen för rymdteleskopet James Webb (hoppas vi.) Det är ett mycket spännande system, och huruvida någon av planeterna anses vara beboelig eller inte, kommer att studera dem lär oss mycket om vår sökning efter vatten eller inte , livsmiljö och liv.
