TRAPPIST-1 ydre planeter har sandsynligvis vand, tyder forskning
TRAPPIST-1 solsystemet skabte en bølge af interesse, da det blev observeret for flere år siden. I 2016 opdagede astronomer, der brugte Transiting Planets and Planetesimals Small Telescope (TRAPPIST) ved La Silla Observatory i Chile, to klippeplaneter, der kredsede om den røde dværgstjerne, som tog navnet TRAPPIST-1. Så i 2017 fandt en dybere analyse yderligere fem klippeplaneter.
Det var en bemærkelsesværdig opdagelse, især fordi op til fire af dem kunne være den rigtige afstand fra stjernen til at have flydende vand.
TRAPPIST-1-systemet får stadig meget videnskabelig opmærksomhed. Potentielle jordlignende planeter i en stjernes beboelige zone er som magneter for planetforskere.
At finde syv af dem i ét system er en enestående videnskabelig mulighed for at undersøge alle slags indbyrdes forbundne spørgsmål om exoplanets beboelighed. TRAPPIST-1 er en rød dværg, og et af de mest fremtrædende spørgsmål om exoplanets beboelighed vedrører røde dværge (M-dværge.) Driver disse stjerner og deres kraftige udbrud atmosfærerne væk fra deres planeter?
Ny forskning accepteret til offentliggørelse i Planetary Science Journal og tilgængelig på preprint-serveren arXiv , undersøger atmosfærisk flugt på TRAPPIST-1 planeterne. Dens titel er "Implikationerne af termisk hydrodynamisk atmosfærisk flugt på TRAPPIST-1-planeterne." Megan Gialluca, en kandidatstuderende ved Department of Astronomy and Astrobiology Program ved University of Washington, er hovedforfatteren.
De fleste stjerner i Mælkevejen er M-dværge. Som TRAPPIST-1 gør det klart, kan de være vært for mange jordiske planeter. Store, Jupiter-størrelse planeter er forholdsvis sjældne omkring disse typer stjerner.
Det er en tydelig mulighed, at de fleste jordiske planeter er i kredsløb omkring M dværge.
Men M-dværgafbrænding er et kendt problem. Selvom M-dværge er langt mindre massive end vores sol, er deres blusser meget mere energiske end noget, der kommer fra solen. Nogle M dværgblus kan fordoble stjernens lysstyrke på kun få minutter.
Et andet problem er tidevandslåsning. Da M-dværge udsender mindre energi, er deres beboelige zoner meget tættere på end zonerne omkring en hovedsekvensstjerne som vores sol. Det betyder, at potentielt beboelige planeter er meget mere tilbøjelige til at være tidevandslåst til deres stjerner.
Det skaber en lang række forhindringer for beboelighed. Den ene side af planeten ville bære hovedparten af opblussen og blive opvarmet, mens den anden side ville være evigt mørk og kold. Hvis der er en atmosfære, kan der være ekstremt kraftige vinde.
"Da M-dværge er de mest almindelige stjerner i vores lokale stjernekvarter, er det et nøglespørgsmål inden for astrobiologi, om deres planetsystemer kan rumme liv, som kan være modtagelige for observationstest på kort sigt," skriver forfatterne. "Terrestriske planetariske mål af interesse for atmosfærisk karakterisering med M dværgværter kan være tilgængelige med JWST," forklarer de.
De påpeger også, at fremtidige store jordbaserede teleskoper som European Extremely Large Telescope og Giant Magellan Telescope også kunne hjælpe, men de er år væk fra at være operationelle.
Røde dværge og deres planeter er nemmere at observere end andre stjerner og deres planeter. Røde dværge er små og svage, hvilket betyder, at deres lys ikke overdøver planeter så meget som andre hovedstjerner gør. Men på trods af deres lavere lysstyrke og lille størrelse udgør de udfordringer for beboelighed.
M-dværge har en længere før-hovedsekvensfase end andre stjerner og er på deres klareste i denne tid. Når de først er på hovedsekvensen, har de øget stjerneaktivitet sammenlignet med stjerner som vores sol. Disse faktorer kan både drive atmosfærer væk fra nærliggende planeter. Selv uden afbrænding modtager den nærmeste planet til TRAPPIST-1 (T-1 herefter) fire gange mere stråling end Jorden.
"Ud over luminositetsudvikling øger øget stjerneaktivitet også den stjernernes XUV af M dværgstjerner, hvilket øger atmosfærisk tab," skriver forfatterne. Dette kan også gøre det vanskeligt at forstå spektrene fra planetariske atmosfærer ved at skabe falske positiver af biosignaturer. Exoplaneter omkring M-dværge forventes at have tykke atmosfærer domineret af abiotisk oxygen.
På trods af udfordringerne er T-1-systemet en fantastisk mulighed for at studere M-dværge, atmosfærisk flugt og klippeplanetens beboelighed. "TRAPPIST-1 er et højt prioriteret mål for JWST General and Guaranteed Time Observations," skriver forfatterne. JWST har observeret dele af T-1-systemet, og disse data er en del af dette arbejde.
I dette arbejde simulerede forskerne tidlige atmosfærer for hver af TRAPPIST-1 (T-1 herefter) planeter, inklusive forskellige indledende vandmængder udtrykt i terrestriske oceaner (TO.). De modellerede også forskellige mængder af stjernestråling over tid. Deres simuleringer brugte de seneste data for T-1-planeterne og brugte en række forskellige planetariske udviklingsspor.
Resultaterne er ikke gode, især for planeterne tættest på den røde dværg.
"Vi finder, at de indre planeter T1-b, c og d sandsynligvis er udtørrede for alt undtagen det største oprindelige vandindhold (henholdsvis>60, 50 og 30 TO) og har den største risiko for fuldstændigt atmosfærisk tab på grund af deres nærhed til værtsstjernen," forklarer forskerne. Men afhængigt af deres oprindelige TO kunne de tilbageholde betydelig ilt. At ilt kunne være en falsk positiv for biosignaturer.
De ydre planeter klarer sig lidt bedre. De kunne tilbageholde noget af deres vand, medmindre deres oprindelige vand var lavt på omkring 1 TO. "Vi finder, at T1-e, f, g og h højst mister cirka 8,0, 4,8, 3,4 og 0,8 TO", skriver de. Disse ydre planeter har sandsynligvis også mere ilt end de indre planeter. Da T1-e, f og g er i stjernens beboelige zone, er det et spændende resultat.
T-1c er af særlig interesse, fordi den i deres simuleringer bevarer mest atmosfærisk oxygen, uanset om den initiale TO var høj eller lav.
T-1 planeters potentielle beboelighed er et vigtigt spørgsmål inden for exoplanetvidenskab. Stjernetypen, antallet af klippeplaneter og letheden ved observation placerer den øverst på listen over observationsmål. Vi vil aldrig rigtig forstå exoplanets beboelighed, hvis vi ikke kan forstå dette system. Den eneste måde at forstå det bedre på er at observere det mere grundigt.
"Disse konklusioner motiverer opfølgende observationer for at søge efter tilstedeværelsen af vanddamp eller ilt på T1-c og fremtidige observationer af de ydre planeter i TRAPPIST-1-systemet, som kan besidde betydeligt vand," skriver forfatterne i deres konklusion.
Flere oplysninger: Megan T. Gialluca et al., Implikationerne af termisk hydrodynamisk atmosfærisk flugt på TRAPPIST-1-planeterne, arXiv (2024). DOI:10.48550/arxiv.2405.02401
Journaloplysninger: The Planetary Science Journal , arXiv
Leveret af Universe Today
Sidste artikelSaturn-størrelse exoplanet mister ikke masse hurtigt nok
Næste artikelHubble ser en sollignende stjernes daggry
Varme artikler
-
Asteroiden Vesta stammer fra en kosmisk hit-and-run-kollisionAsteroide Vesta. Kredit:NASA/JPL-Caltech/UCAL/MPS/DLR/IDA Asteroidebæltet mellem Mars og Jupiter bevarer processerne for planetdannelse, frosset i tid. Vesta, den næststørste asteroide i dette bæl -
ESA identificerer efterspørgsel efter satellitter omkring månenKredit:ESA/NASA Dusinvis af meget forskellige kommercielle og institutionelle missioner til månen er planlagt i de kommende årtier. Disse omfatter alt fra NASAs bemandede Lunar Gateway-forsknings -
NASA annoncerer den nye James Webb Space Telescope-målopsendelsesdatoNASAs James Webb-rumteleskop i renrummet på Northrop Grumman, Redondo Beach, Californien, i juli 2020. Kredit:NASA/Chris Gunn NASA sigter nu mod 31. oktober, 2021, til opsendelsen af agenturets -
NASAs månemission fanger solformørkelse set fra månenNASAs Lunar Reconnaissance Orbiter viser månens skygge kastet over USA i løbet af 21. august, 2017, total solformørkelse. Kredit:NASA/Goddard/Arizona State University Under den samlede solformørke
- Enklere interferometer kan finjustere selv de hurtigste lysimpulser
- ATLAS-eksperiment studerer fotonmærket jet-quenching i kvark-gluon-plasmaet
- Nanoskala crack-junctions kan fremskynde DNA-sekventering
- Kostændring nødvendig for at redde store områder af troperne, undersøgelse advarer
- Neandertalere var pionerer inden for havressourceudnyttelse:undersøgelse
- Den forventede levealder falder for voksne uden en bachelorgrad