När Hubble först observerade de atmosfäriska förhållandena på en extrasolar planet år 2000, öppnade den upp hela studiefältet. Nu har Hubble genomfört den första preliminära studien av atmosfärerna i jordstorlekar, relativt närliggande världar och hittat ”indikationer som ökar chansen för livsmiljö på två exoplaneter,” säger forskarna.
Planeterna, TRAPPIST-1b och TRAPPIST-1c, upptäcktes tidigare i år och är ungefär 40 ljusår bort. Vid tidpunkten för upptäckten var det okänt om världarna var gasplaneter eller steniga världar, men Hubbles senaste observationer tyder på att båda planeterna har kompakta atmosfärer, liknande de för klippiga planeter som Jorden, Venus och Mars istället för tjocka , puffiga atmosfärer, liknande den för gasplaneterna som Jupiter.
”Nu kan vi säga att dessa planeter är steniga. Nu är frågan, vilken typ av atmosfär har de? ” sade Julien de Wit från Massachusetts Institute of Technology, som ledde ett team av forskare att observera planeterna i nära infrarött ljus med hjälp av Hubble's Wide Field Camera 3. ”De troliga scenarierna inkluderar något som Venus, med höga, tjocka moln och en atmosfär domineras av koldioxid, eller en jordliknande atmosfär dominerad av kväve och syre, eller till och med något som Mars med en utarmad atmosfär. Nästa steg är att försöka ta bort alla dessa möjliga scenarier som finns för dessa markplaneter. "
Exoplaneterna upptäcktes ursprungligen av TRAPPIST-teleskopet vid ESO: s La Silla-observatorium i Chile, som, liksom Kepler-teleskopet, letar efter planetövergångar (TRAPPIST står för Transiting Planets and Planetesimals Small Telescope) och observerar dopp i en stjärnljus från planeter som passerar framför av det från jordens synvinkel.
Stjärnan, TRAPPIST-1, är en ultracool dvärgstjärna och är mycket liten och mörk. TRAPPIST-1b slutför en bana runt stjärnan på bara 1,5 dagar och TRAPPIST-1c på 2,4 dagar, och planeterna är mellan 20 och 100 gånger närmare sin stjärna än jorden är till solen. Båda är tidigt låsta, där den ena sidan av dessa världar kan vara helvetlig och obebodd, men förhållandena kan tillåta ett begränsat område av bebodighet på andra sidan. Och på grund av stjärnans svaghet tror forskare att TRAPPIST-1c kan ligga inom stjärnans bebörliga zon, där måttliga temperaturer kan göra det möjligt att samla flytande vatten.
"En stenig yta är en bra start för en beboelig planet, men alla liv på TRAPPIST-1-planeterna kommer troligen att ha en mycket svårare tid än livet på jorden," sade Joanna Barstow, en astrofysiker vid University College London, som inte var involverad i forskningen. "Naturligtvis är våra idéer om tillväxtmöjligheter mycket smala eftersom vi bara har en planet att titta på hittills, och livet kan mycket väl överraska oss genom att blomstra i det vi anser som osannolika förhållanden."
Forskarna använde spektroskopi för att avkoda ljuset och avslöja ledtrådar för den kemiska sammansättningen av planets atmosfärer. Även om innehållet i atmosfären är okänt och planeras för fler observationer, har den låga koncentrationen av väte och helium forskare upphetsat med konsekvenserna.
Teamet insåg att en sällsynt dubbel transitering skulle äga rum, när de två planeterna nästan samtidigt skulle passera framför sin stjärna, men de visste bara två veckor i förväg. De tog chansen och utnyttjade Hubbles förmåga att göra observationer med kort varsel och skrev upp ett förslag på en dag.
"Vi tänkte, kanske vi kunde se om människor på Hubble skulle ge oss tid att göra denna observation, så vi skrev förslaget på mindre än 24 timmar, skickade det ut och det granskades omedelbart," sade de Wit. "För första gången har vi spektroskopiska observationer av en dubbel transitering, vilket gör att vi kan få insikt om atmosfären på båda planeterna på samma gång."
Med hjälp av Hubble registrerade teamet ett kombinerat överföringsspektrum av TRAPPIST-1b och c, vilket innebar att när den första planeten och den andra korsade framför stjärnan kunde de mäta förändringarna i våglängden när mängden stjärnbelysning doppades med varje genomresa.
"Uppgifterna visade sig vara orörda, helt perfekta, och observationerna var de bästa som vi kunde ha förväntat oss," säger de Wit. "Kraften var verkligen med oss."
"Dessa första Hubble-observationer är ett lovande första steg för att lära sig mer om dessa närliggande världar, om de kan vara steniga som Jorden, och om de kan upprätthålla liv," säger Geoff Yoder, fungerande biträdande administratör för NASA: s Science Mission Directorate i Washington. "Detta är en spännande tid för NASA och exoplanetforskning."
Källor: MIT, NASA
