Kunne Trappist-1s syv jordlignende planeter have gasgigantiske søskende?

Nyt arbejde fra et hold Carnegie-forskere (og en Carnegie-alumne) spurgte, om nogen gasgigantplaneter potentielt kunne kredse om TRAPPIST-1 i afstande, der er større end stjernens syv kendte planeter. Hvis der findes gasgigantplaneter i dette systems ydre kanter, det kunne hjælpe videnskabsmænd med at forstå, hvordan vores eget solsystems gasgiganter som Jupiter og Saturn blev dannet.

Tidligere i år, NASAs Spitzer-rumteleskop begejstrede verden, da det afslørede, at TRAPPIST-1, en ultracool dværgstjerne i stjernebilledet Vandmanden, var det første kendte system af syv planeter på størrelse med Jorden, der kredsede om en enkelt stjerne. Tre af disse planeter er i den såkaldte beboelige zone - afstanden fra den centrale stjerne, hvor flydende vand er mest sandsynligt.

Men det er muligt, at ligesom vores eget solsystem, TRAPPIST-1 er også kredset af gasgigantplaneter i en meget større afstand end planeter på størrelse med Jorden, som vi allerede ved er en del af systemet.

"En række andre stjernesystemer, der inkluderer planeter på størrelse med Jorden og superjorder, er også hjemsted for mindst én gasgigant, " sagde Carnegies Alan Boss, hvem er førsteforfatter på holdets papir, udgivet af The Astronomisk Tidsskrift . "Så, Det er et vigtigt spørgsmål at spørge, om disse syv planeter har gaskæmpesøskende med længere kredsløb."

For at begynde at svare, Boss henvendte sig til den igangværende planetjagtundersøgelse, som han afholder sammen med Carnegie medforfattere Alycia Weinberger, Ian Thompson, og andre. De har et specielt instrument på du Pont-teleskopet ved Carnegies Las Campanas-observatorium kaldet CAPSCam - Carnegie Astrometric Planet Search Camera. Den søger efter ekstrasolare planeter ved hjælp af den astrometriske metode, hvorved en planets tilstedeværelse kan detekteres indirekte gennem værtsstjernens slingre rundt om stjernesystemets massecenter.

Ved at bruge CAPSCam, Boss og hans kolleger – inklusive Carnegies Tri Astraatmadja og Guillem Anglada-Escudé, en tidligere Carnegie-stipendiat nu ved Queen Mary University of London - bestemte de øvre grænser for massen for eventuelle potentielle gasgigantplaneter i TRAPPIST-1-systemet. De fandt ud af, at der ikke er nogen planeter større end 4,6 gange Jupiters masse, der kredser om stjernen med en periode på 1 år, og ingen planeter større end 1,6 gange Jupiters masse, der kredser om stjernen med 5-års perioder. (Disse perioder virker måske ikke særlig lange i sammenligning med Jupiters næsten 12-årige periode, men TRAPPIST-1's syv kendte planeter har perioder fra 1,5 til 20 dage.)

"Der er meget plads til yderligere undersøgelser mellem de længere perioder, vi har studeret her, og de meget korte baner for de syv kendte TRAPPIST-1 planeter, " tilføjede Boss.

Hvis langtidsgasgigantplaneter findes i TRAPPIST-1-systemet, så kunne det hjælpe med at løse en langvarig debat om dannelsen af ​​vores eget solsystems gasgigantiske planeter.

I vores sols ungdom, den var omgivet af en skive af gas og støv, hvorfra dens planeter blev født. Jorden og de andre jordiske planeter blev dannet af den langsomme tilvækst af stenet materiale fra skiven. En teori for dannelse af gasgigantiske planeter hævder, at de også begynder med tilvæksten af ​​en fast kerne, som til sidst indeholder nok materiale til at tyngdekraften tiltrækker en stor kappe af omgivende gas.

Den konkurrerende teori hævder, at vores egne gasgigantiske planeter blev dannet, da Solens roterende skive af gas og støv dannede en spiralarm. Armene steg i masse og tæthed, indtil der blev dannet forskellige klumper og hurtigt smeltede sammen til babygasgiganter.

En ulempe ved den første mulighed, kaldet core accretion, er, at det ikke nemt kan forklare, hvordan gasgigantplaneter dannes omkring en stjerne så lav i masse som TRAPPIST-1, som er tolv gange mindre massiv end Solen. Imidlertid, Boss' beregningsmodeller af den anden teori, kaldet diskustabilitet, har indikeret, at gasgigantplaneter kunne dannes omkring sådanne røde dværgstjerner.

"Gasgigantiske planeter fundet på langvarige kredsløb omkring TRAPPIST-1 kunne udfordre kernetilvækstteorien, men ikke nødvendigvis diskustabilitetsteorien, "Forklarede Boss.