TRAPPIST-1 er ældre end vores solsystem

Hvis vi vil vide mere om, hvorvidt livet kunne overleve på en planet uden for vores solsystem, Det er vigtigt at kende stjernens alder. Unge stjerner har hyppige frigivelser af højenergistråling kaldet blusser, der kan zappe deres planets overflader. Hvis planeterne er nydannede, deres kredsløb kan også være ustabile. På den anden side, planeter, der kredser om ældre stjerner, har overlevet strømmen af ​​ungdommelige blusser, men har også været udsat for hærgen af ​​stjernestråling i en længere periode.

Forskere har nu et godt skøn for en af ​​de mest spændende planetariske systemer, der er opdaget til dato-TRAPPIST-1, et system af syv jordstørrelser, der kredser om en ultrakølet dværgstjerne omkring 40 lysår væk. Forskere siger i en ny undersøgelse, at TRAPPIST-1-stjernen er ret gammel:mellem 5,4 og 9,8 milliarder år. Dette er op til dobbelt så gammelt som vores eget solsystem, som dannede for omkring 4,5 milliarder år siden.

De syv vidundere i TRAPPIST-1 blev afsløret tidligere på året på en NASA-pressemøde, ved hjælp af en kombination af resultater fra Transiting Planets and Planetesimals Small Telescope (TRAPPIST) i Chile, NASAs Spitzer rumteleskop, og andre jordbaserede teleskoper. Tre af TRAPPIST-1-planeterne bor i stjernens "beboelige zone, "den orbitale afstand, hvor en stenet planet med en atmosfære kunne have flydende vand på overfladen. Alle syv planeter er sandsynligvis tideværdig låst til deres stjerne, hver med en evig dag og nat.

På tidspunktet for dens opdagelse, forskere mente, at TRAPPIST-1-systemet skulle være mindst 500 millioner år gammelt, da det tager stjerner af TRAPPIST-1's lave masse (cirka 8 procent af Solens) omtrent så lang tid at trække sig sammen til sin minimumsstørrelse, bare en smule større end planeten Jupiter. Imidlertid, selv denne nedre aldersgrænse var usikker; i teorien, stjernen kunne være næsten lige så gammel som universet selv. Er banerne i dette kompakte planetsystem stabile? Kan livet have tid nok til at udvikle sig i nogen af ​​disse verdener?

"Vores resultater hjælper virkelig med at begrænse udviklingen af ​​TRAPPIST-1-systemet, fordi systemet skal have vedvaret i milliarder af år. Det betyder, at planeterne skulle udvikle sig sammen, ellers ville systemet være gået i stykker for længe siden, "sagde Adam Burgasser, en astronom ved University of California, San Diego, og papirets første forfatter. Burgasser gik sammen med Eric Mamajek, stedfortrædende programforsker for NASA's Exoplanet Exploration Program baseret på NASAs Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Californien, at beregne TRAPPIST-1s alder. Deres resultater vil blive offentliggjort i Astrofysisk Journal .

Det er uklart, hvad denne ældre alder betyder for planternes beboelighed. På den ene side, ældre stjerner blusser mindre end yngre stjerner, og Burgasser og Mamajek bekræftede, at TRAPPIST-1 er relativt stille i forhold til andre ultrakølige dværgstjerner. På den anden side, da planeterne er så tæt på stjernen, de har opsuget milliarder af år med højenergistråling, som kunne have kogt af atmosfærer og store mængder vand. Faktisk, ækvivalent med et jordhav kan have fordampet fra hver TRAPPIST-1-planet bortset fra de to mest fjerne fra værtsstjernen:planeterne g og h. I vores eget solsystem, Mars er et eksempel på en planet, der sandsynligvis tidligere havde flydende vand på overfladen, men mistede det meste af sit vand og atmosfære til Solens højenergistråling over milliarder af år.

Imidlertid, alderdom betyder ikke nødvendigvis, at en planets atmosfære er blevet eroderet. I betragtning af at TRAPPIST-1-planeterne har lavere densiteter end Jorden, det er muligt, at store reservoirer med flygtige molekyler som vand kunne producere tykke atmosfærer, der ville beskytte planetariske overflader mod skadelig stråling. En tyk atmosfære kan også hjælpe med at omfordele varme til de mørke sider af disse tideligt låste planeter, stigende beboelig ejendom. Men dette kan også give bagslag i en "løbende drivhus" -proces, hvor atmosfæren bliver så tyk, at planetoverfladen overophedes - som på Venus.

"Hvis der er liv på disse planeter, Jeg vil spekulere i, at det skal være et hårdt liv, fordi det skal være i stand til at overleve nogle potentielt frygtelige scenarier i milliarder af år, "Sagde Burgasser.

Heldigvis, lavmassestjerner som TRAPPIST-1 har temperaturer og lysstyrker, der forbliver relativt konstante over billioner af år, præget af lejlighedsvise magnetiske flammende begivenheder. Levetiden for små stjerner som TRAPPIST-1 forudsiges at være meget, meget længere end universets 13,7 milliarder års alder (Solen, til sammenligning, har en forventet levetid på omkring 10 milliarder år).

"Stjerner meget mere massive end Solen forbruger deres brændstof hurtigt, lysner over millioner af år og eksploderer som supernovaer, "Mamajek sagde." Men TRAPPIST-1 er som et langsomt brændende lys, der vil lyse cirka 900 gange længere end universets nuværende alder. "

Nogle af sporene Burgasser og Mamajek, der bruges til at måle alderen på TRAPPIST-1, inkluderer, hvor hurtigt stjernen bevæger sig i sin bane omkring Mælkevejen (hurtigere stjerner har en tendens til at være ældre), atmosfærens kemiske sammensætning, og hvor mange blusser TRAPPIST-1 havde i observationsperioder. Disse variabler pegede alle på en stjerne, der er væsentligt ældre end vores sol.

Fremtidige observationer med NASAs Hubble -rumteleskop og det kommende James Webb -rumteleskop kan afsløre, om disse planeter har atmosfærer, og om sådanne atmosfærer er som Jordens.

"Disse nye resultater giver nyttig kontekst for fremtidige observationer af TRAPPIST-1-planeterne, som kunne give os stor indsigt i, hvordan planetariske atmosfærer dannes og udvikler sig, og vedvarer eller ej, "sagde Tiffany Kataria, eksoplanetforsker ved JPL, der ikke var involveret i undersøgelsen.

Fremtidige observationer med Spitzer kan hjælpe forskere med at skærpe deres estimater af TRAPPIST-1 planeternes tæthed, hvilket ville informere deres forståelse af deres kompositioner.