2017 m. Vasario mėn. NASA mokslininkai paskelbė, kad „TRAPPIST-1“ žvaigždžių sistemoje yra septynios sausumos (t. Y. Uolinės) planetos. Nuo to laiko sistema buvo intensyvių tyrimų židinys, siekiant nustatyti, ar kuri nors iš šių planetų gali būti apgyvendinta. Tuo pačiu metu astronomai domėjosi, ar visos sistemos planetos iš tikrųjų yra apskaitomos.
Pavyzdžiui, ar šios sistemos išoriniai gabalai gali slypėti dujų milžinams, kaip daro daugelis kitų sistemų, turinčių uolėtas planetas (pavyzdžiui, mūsų)? Tai buvo klausimas, kurį mokslininkų komanda, vadovaujama Karnegio mokslo instituto tyrėjų, bandė išspręsti neseniai atliktame tyrime. Remiantis jų išvadomis, „TRAPPIST-1“ gali būti apkeliauti dujų milžinų daug didesniu atstumu nei jo septynios uolėtosios planetos.
Tyrimas, pavadintas „Astrometriniai ilgalaikių dujų milžiniškų planetų masių apribojimai TRAPPIST-1 planetinėje sistemoje“, neseniai pasirodė Astronomijos žurnalas. Kaip jie nurodo savo tyrime, komanda rėmėsi tolesniais TRAPPIST-1 stebėjimais per penkerių metų laikotarpį (nuo 2011 iki 2016 m.), Naudodamasi „Du Pont“ teleskopu, esančiu Las Campanaso observatorijoje Čilėje.
Remdamiesi šiais stebėjimais, jie siekė išsiaiškinti, ar TRAPPIST-1 galėjo iš anksto nepastebėti dujų milžinų, skriejančių sistemos išorės pakraščiuose. Kaip Carnegie pranešime spaudai paaiškino daktaras Alanas Bosas - astrofizikas ir planetų mokslininkas, dirbantis Carnegie instituto Sausumos magnetizmo skyriuje, ir pagrindinis autorius.
„Daugybė kitų žvaigždžių sistemų, apimančių Žemės dydžio planetas ir Super Žemes, taip pat yra bent vieno dujų milžino namai. Taigi, paklausti, ar šiose septyniose planetose yra gigantiškų dujų seserų, turinčių ilgesnę orbitą, yra svarbus klausimas. “
Boss daugelį metų vykdė egzoplanetų medžioklės apklausą kartu su tyrimo bendraautoriais - Alycia J. Weinberger, Ian B. Thompson ir kt. - žinoma kaip Carnegie Astrometrinė planetos paieška. Ši apklausa remiasi „Carnegie Astrometric Planet Search Camera“ (CAPSCam) - prietaisu „du Pont“ teleskopu, ieškančiu ekstrasoliarių planetų astrometriniu metodu.
Šis netiesioginis egzoplanetų medžioklės metodas nustato planetų buvimą aplink žvaigždę, matuojant šios pagrindinės žvaigždės bangas aplink sistemos masės centrą (dar žinomą kaip jos barycenterį). Naudodamiesi „CAPSCam“, Bosas ir jo kolegos rėmėsi kelerius metus trukusiais TRAPPIST-1 stebėjimais, kad nustatytų viršutinę masės ribą bet kuriems potencialiems sistemoje besisukantiems dujų milžinams.
Remdamiesi tuo, jie padarė išvadą, kad planetos, kurių masė buvo iki 4,6 Jupiterio, per metus galėtų skrieti aplink žvaigždę. Be to, jie nustatė, kad planetos, kurių masė iki 1,6 Jupiterio, galėtų orbituoti žvaigždę 5 metų laikotarpiais. Kitaip tariant, įmanoma, kad „TRAPPIST-1“ turi keletą ilgalaikių dujų milžinų, skriejančių už jos išorinių ribų, panašiai, kaip ilgalaikiai dujų milžinai egzistuoja už Marso orbitos Saulės sistemoje.
Jei tai tiesa, šių milžiniškų planetų egzistavimas galėtų išspręsti vykstančias diskusijas apie Saulės sistemos dujų milžinų formavimąsi. Remiantis plačiausiai priimta teorija apie Saulės sistemos formavimąsi (t. Y. Skydliaukės hipotezė), Saulė ir planetos gimė iš dujų ir dulkių ūko. Po šio debesies centre įvyko gravitacinis griūtis, suformuodamas Saulę, likusios dulkės ir dujos išsilydo į diską, supantį jį.
Žemė ir kitos sausumos planetos (Merkurijus, Venera ir Marsas) susiformavo arčiau Saulės nuo silikatinių mineralų ir metalų sukaupimo. Kalbant apie dujų milžinus, yra keletas konkuruojančių teorijų, kaip jie susiformavo. Pagal vieną scenarijų, vadinamą pagrindinio kaupimosi teorija, dujų milžinai taip pat pradėjo kauptis iš kietų medžiagų (sudarančių vientisą šerdį), kurios tapo pakankamai didelės, kad pritrauktų aplinkinių dujų apvalkalą.
Konkurencingas paaiškinimas - žinomas kaip disko nestabilumo teorija - teigia, kad jie susiformavo tada, kai dujų ir dulkių diskas įgavo spiralinę ranką (panašią į galaktiką). Tuomet šių ginklų masė ir tankis ėmė didėti, susidarė gumulėliai, kurie greitai susiliejo ir sudarė kūdikių dujų milžinus. Naudodamas skaičiavimo modelius, Bosas ir jo kolegos apsvarstė abi teorijas, norėdami išsiaiškinti, ar dujų milžinai galėtų susiformuoti aplink tokios mažos masės žvaigždę kaip TRAPPIST-1.
Nors šerdies susiformavimas nebuvo tikėtinas, disko nestabilumo teorija nurodė, kad dujų milžinai gali susiformuoti aplink TRAPPIST-1 ir kitas mažos masės raudonasias nykštukines žvaigždes. Iš esmės šis tyrimas pateikia dujų milžinų egzistavimo raudonųjų nykštukinių žvaigždžių sistemose, kurios, kaip jau žinoma, turi uolėtas planetas, teorinį pagrindą. Tai tikrai džiuginanti žinia egzoplanetų medžiotojams, atsižvelgiant į tai, kad rasta daugybė uolėtų planetų, skriejančių aplink vėlyvus raudonus nykštukus.
Be „TRAPPIST-1“, tai apima artimiausią Saulės sistemai egzoplanetą („Proxima b“), taip pat LHS 1140b, „Gliese 581g“, „Gliese 625b“ ir „Gliese 682c“. Bet, kaip pažymėjo ir Bosas, šis tyrimas vis dar yra pradinėje stadijoje, ir prieš pradedant bet ką pasakyti užtikrintai, reikia atlikti dar daugiau tyrimų ir diskusijų. Laimei, tokios studijos kaip ši padeda atverti duris tokioms studijoms ir diskusijoms.
„Dujų milžiniškos planetos, aptiktos ilgomis orbitomis aplink TRAPPIST-1, galėtų užginčyti pagrindinę akrizacijos teoriją, bet nebūtinai disko nestabilumo teoriją“, - sakė Bosas. „Tarp ilgesnio periodo orbitų, kuriuos mes čia tyrėme, ir labai trumpų septynių žinomų TRAPPIST-1 planetų orbitų yra daug vietos tolimesniam tyrimui.“
Bosas ir jo komanda taip pat tvirtina, kad tęstiniai stebėjimai naudojant „CAPSCam“ ir tolesni patobulinimai jo duomenų analizės vamzdyne aptinka bet kokias ilgalaikes planetas arba nustato dar griežtesnį apribojimą jų viršutinėms masės riboms. Ir, žinoma, naujos kartos infraraudonųjų spindulių teleskopų, tokių kaip James Webb kosminis teleskopas, dislokavimas padės medžioti dujų milžinus aplink raudonąsias nykštukines žvaigždes.
