eso1805is — Fréttatilkynning

Reikistjörnurnar í TRAPPIST-1 sólkerfinu líklega vatnsríkar

Fyrstu upplýsingarnar um mögulega efnasamsetningu bergreikistjarnanna

5. febrúar 2018

Niðurstöður nýrrar rannsóknar hafa leitt í ljós að reikistjörnurnar sjö sem ganga um köldu dvergstjörnuna TRAPPIST-1 eru allar mestmegnis úr bergi og gætu mögulega búið yfir meira vatni en Jörðin. Eðlismassi reikistjarnanna er nú þekktur mun betur en áður og bendir til þess að vatn telji allt að 5% af heildarmassa sumra þeirra — um það bil 250 sinnum meira en höf Jarðar. Heitu reikistjörnurnar sem eru næst stjörnunni hafa líklega þykka gufukennda lofthjúpa en þær fjarlægari hafa sennilega ísilagt yfirborð. Fjórða plánetan er líkust Jörðinni miðað við stærð, eðlismassa og ljósmagnsins sem hún fær frá móðurstjörnunni. Hún virðist ennfremur vera bergkenndasta plánetan og hefur möguleika að búa yfir fljótandi vatni á yfirborðinu.

Reikistjörnurnar í kringum daufu rauðu stjörnuna TRAPPIST-1, sem er í aðeins 40 ljósára fjarlægð frá Jörðinn, komu fyrst í leitirnar með TRAPPIST-South sjónaukanum í La Silla stjörnustöð ESO árið 2016. Ári síðar leiddu frekari mælingar með öðrum sjónaukum, þar á meðal Very Large Telescope ESO og Spitzer geimsjónauka NASA, í ljós að í sólkerfinu voru sjö reikistjörnur, allar álíka stórar og Jörðin. Fengu þær nöfnin TRAPPIST-1b, c ,d, e, f, g og h í röð eftir fjarlægð frá móðurstjörnunni [1].

Frekari mælingar hafa nú verið gerðar á sólkerfinu, bæði með sjónaukum á Jörðinni og í geimnum, þar á meðal með SPECULOOS í Paranal stjörnustöð ESO og Spitzer og Kepler geimsjónaukum NASA. Hópur vísindamanna undir forystu Simon Grimm við Háskólann í Bern í Sviss beitti afar flóknum tölvulíkönum til að vinna öll fyrirliggjandi gögn og með því tókst þeim að mæla eðlismassa eða þéttleika reikistjarnanna með mun meiri nákvæmni en áður [2].

„Reikistjörnurnar í TRAPPIST-1 sólkerfinu eru svo nálægt hver annarri að þær víxlverka hver við aðra með þyngdarkröftum sínum svo að tíminn milli þess að þær ganga fyrir stjörnuna breytist örlítið og í sífellu. Breytingin er háð massa reikistjarnanna, fjarlægð þeirra frá stjörnunni og eiginleikum sporbrautanna. Með tölvulíkönum gátum við líkt eftir brautum reikistjarnanna þangað til útreikningarnir pössuðu við mælingarnar og út frá því gátum við fundið massa reikistjarnanna,“ sagði Simon Grimm um hvernig þeim tókst að finna út massana.

„Undanfarin misseri hafa rannsóknir á fjarreikistjörnum snúist um að kanna efnasamsetningu reikistjarna sem eru álíka stórar og heitar og Jörðin. Þetta er nú mögulegt þökk sé uppgötvuninni á TRAPPIST-1 og sjónaukum ESO í Chile og Spitzer geimsjónauka NASA. Við fáum nú í fyrsta sinn svipmynd af því úr hverju fjarreikistjörnur á stærð við Jörðina eru,“ sagði Eric Agol, meðlimur í rannsóknarteyminu.

Útreikningar á eðlismassa reikistjarnanna, þegar þeir eru teknir inn í líkön um efnasamsetningu þeirra, benda sterklega til þess að reikistjörnurnar sjö séu ekki eingöngu berghnettir. Þær virðast allar innihalda talsvert magna af reikulum efnum, líklega vatni [3], sem i sumum tilvikum telur um 5% af massa reikistjarnanna. Það er gríðarmikið vatn. Til samanburðar er vatn aðeins 0,02% af massa jarðar.

„Eðlismassi gefur mikilvægar vísbendingar um efnasamsetningu reikistjarnanna en segir ekkert um lífvænleika þeirra. Rannsókn okkar er hins vegar mikilvægt skref fram á við þegar við höldum áfram að kanna hvort þessar reikistjörnur gætu viðhaldið lífi,“ sagði Brice-Olivier Demory við Háskólann í Bern, meðhöfundur greinarinnar.

Innstu reikistjörnurnar, TRAPPIST-1b og c, hafa líklega bergkjarnanna og eru umluktar mun þykkari lofthjúpum en Jörðin. TRAPPIST-1d er léttasta reikistjarnan eða um 30% af massa Jarðar. Vísindamenn eru ekki vissir um hvort hún búi yfir þykkum lofthjúpi, hafi eða íslagi.

Það kom stjörnufræðingunum á nokkuð óvart að TRAPPIST-1e er eina plánetan í kerfinu sem er örlítið eðlisþyngri en Jörðin. Það bendir til þess að hún hafi þéttan járnkjarna en sé ekki endilega með þykkan lofthjúp, haf eða íslag. Það dularfulla er að TRAPPIST-1e virðist innihalda talsvert meira berg en hinar reikistjörnurnar. Þessi reikistjarna er líkust Jörðinni miðað við stærð, eðlismassa og magn geislunar sem hún fær frá stjörnunni.

TRAPPIST-1f, g og h eru nógu langt frá móðurstjörnunni til þess að vatn sé á formi íss á yfirborðinu. Hafi þær þunna lofthjúpa er ólíklegt að í þeim séu þungar sameindir á borð við koldíoxíð sem við finnum á Jörðinni.

„Það er athyglisvert að þéttustu reikistjörnurnar eru ekki næstar stjörnunni og að kaldari reikistjörnurnar geta ekki haft þykka lofthjúpa,“ sagði Caroline Dorn við Zurichháskóla í Sviss og meðhöfundur greinarinnar.

TRAPPIST-1 sólkerfið verður áfram í brennidepli rannsókna í framtíðinni með sjónaukum á Jörðinni og í geimnum, þar á meðal Extremely Large Telescope ESO og James Webb geimsjónauka NASA, ESA og CSA.

Stjörnufræðingar halda áfram leita að fleiri reikistjörnum um daufar stjörnur eins og TRAPPIST-1. „Niðurstöðurnar undirstrika þann mikla áhuga sem er á rannsóknum á nálægum köldum dvergstjörnum — eins og TRAPPIST-1 — í leit að bergreikistjörnum sem ganga fyrir stjörnurnar sínar. Það er einmitt markmið SPECULOOS, nýja reikistjörnuleitarverkefnisins okkar sem er um það bil að hefjast í Paranal-stjörnustöð ESO í Chile,“ sagði Michaël Gillon að lokum [4].

Skýringar

[1] Reikistjörnurnar fundust með TRAPPIST-South í La Silla stjörnustöð ESO í Chile; TRAPPIST-North í Marokkó; Spitzer geimsjónauka NASA; HAWK-I mælitæki ESO á Very Large Telescope í Paranal stjörnustöðinni í Chile; 3,8 metra UKIRT á Hawaii; 2 metra Liverpool og 4 metra William Herschel sjónaukunum á La Palma á Kanaríeyjum; og 1 metra SAAO sjónaukanum í Suður Afríku.

[2] Það er ekki auðvelt að finna út eðlismassa reikistjarna því finna þarf út bæði stærð og massa reikistjörnu. TRAPPIST-1 sólkerfið fannst með þvergöngumælingum sem ganga út fylgjast með því þegar birta stjörnu minnkar örlítið þegar reikistjarna gengur fyrir skífu hennar frá okkur séð. Þessar mælingar gefa góða hugmynd um stærð reikistjörnunnar. Erfiðara er að mæla massa reikistjarnanna ef enginn annar hnöttur eins og tungl gengur um hana. Í tilviki fjölhnatta sólkerfa hafa massameiri reikistjörnur áhrif á brautir massaminni reikistjarna. Það hefur aftur áhrif á tímasetningu þverganganna. Hópur Simon Grimm notaði þessi litlu en mælanlegu áhrif til að leiða út líklegustu massa allra reikistjarnanna sjö út frá þeim gögnum sem fyrir liggja og tölvulíkönum.

[3] Líkönin þurfa líka að taka önnur möguleg reikul efni, eins og koldíoxíð, með í reikninginn. Líkönin benda hins vegar til þess að vatn, sem gufa, fjólandi eða ís, sé líklegasta efnið á yfirborði reikistjarnanna, þar sem vatn er algengasta reikula efnið í frumsólkerfisskífum.

[4] SPECULOOS sjónaukinn er næstum tilbúinn til notkunar í Paranal stjörnustöð ESO.

Frekari upplýsingar

Greint er frá rannsókninni í greininni „The nature of the TRAPPIST-1 exoplanets“, eftir S. Grimm o.fl., sem birtist í tímaritinu Astronomy & Astrophysics.

Í rannsóknarteyminu eru Simon L. Grimm (University of Bern, Center for Space and Habitability, Bern, Switzerland) , Brice-Olivier Demory (University of Bern, Center for Space and Habitability, Bern, Switzerland), Michaël Gillon (Space Sciences, Technologies and Astrophysics Research Institute, Université de Liège, Liège, Belgium), Caroline Dorn (University of Bern, Center for Space and Habitability, Bern, Switzerland; University of Zurich, Institute of Computational Sciences, Zurich, Switzerland), Eric Agol (University of Washington, Seattle, Washington, USA; NASA Astrobiology Institute’s Virtual Planetary Laboratory, Seattle, Washington, USA; Institut d’Astrophysique de Paris, Paris, France), Artem Burdanov (Space Sciences, Technologies and Astrophysics Research Institute, Université de Liège, Liège, Belgium), Laetitia Delrez (Cavendish Laboratory, Cambridge, UK; Space Sciences, Technologies and Astrophysics Research Institute, Université de Liège, Liège, Belgium), Marko Sestovic (University of Bern, Center for Space and Habitability, Bern, Switzerland), Amaury H.M.J. Triaud (Institute of Astronomy, Cambridge, UK; University of Birmingham, Birmingham, UK), Martin Turbet (Laboratoire de Météorologie Dynamique, IPSL, Sorbonne Universités, UPMC Univ Paris 06, CNRS, Paris, France), Émeline Bolmont (Université Paris Diderot, AIM, Sorbonne Paris Cité, CEA, CNRS, Gif-sur-Yvette, France), Anthony Caldas (Laboratoire d’astrophysique de Bordeaux, Univ. Bordeaux, CNRS, Pessac, France), Julien de Wit (Department of Earth, Atmospheric and Planetary Sciences, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts, USA), Emmanuël Jehin (Space Sciences, Technologies and Astrophysics Research Institute, Université de Liège, Liège, Belgium), Jérémy Leconte (Laboratoire d’astrophysique de Bordeaux, Univ. Bordeaux, CNRS, Pessac, France), Sean N. Raymond (Laboratoire d’astrophysique de Bordeaux, Univ. Bordeaux, CNRS, Pessac, France), Valérie Van Grootel (Space Sciences, Technologies and Astrophysics Research Institute, Université de Liège, Liège, Belgium), Adam J. Burgasser (Center for Astrophysics and Space Science, University of California San Diego, La Jolla, California, USA), Sean Carey (IPAC, Calif. Inst. of Technology, Pasadena, California, USA), Daniel Fabrycky (Department of Astronomy and Astrophysics, Univ. of Chicago, Chicago, Illinois, USA), Kevin Heng (University of Bern, Center for Space and Habitability, Bern, Switzerland), David M. Hernandez (Department of Physics and Kavli Institute for Astrophysics and Space Research, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts, USA), James G. Ingalls (IPAC, Calif. Inst. of Technology, Pasadena, California, USA), Susan Lederer (NASA Johnson Space Center, Houston, Texas, USA), Franck Selsis (Laboratoire d’astrophysique de Bordeaux, Univ. Bordeaux, CNRS, Pessac, France) and Didier Queloz (Cavendish Laboratory, Cambridge, UK).

ESO er fremsta fjölþjóðlega stjörnustöð Evrópu og lang öflugasta stjörnustöð heims. Hún nýtur stuðnings 16 landa: Austurríkis, Belgíu, Brasilíu, Tékklands, Danmörku, Finnlands, Frakklands, Þýskalands, Ítalíu, Hollands, Póllands, Portúgals, Spánar, Svíþjóðar, Sviss og Bretlands, auk gestaþjóðarinnar Chile. ESO heldur úti metnaðarfullum verkefnum sem miða að hönnun, smíði og starfsemi öflugra stjörnustöðva á jörðinni sem gera stjörnufræðingum kleift að gera mikilvægar uppgötvanir. ESO leikur líka lykilhlutverk í að efla og skipuleggja samstarf í stjarnvísindarannsóknum. ESO starfrækir þrjár stjörnuathugunarstöðvar í heimsflokki: La Silla, Paranal og Chajnantor. Á Paranalfjalli starfrækir ESO Very Large Telescope, fullkomnustu stjörnusjónauka heims sem notaðir eru til athugana á sýnilegu ljósi og tvo kortlagningarsjónauka. VISTA er stærsti kortlagningarsjónauki veraldar fyrir innrautt ljós og VLT Survey Telescope er stærsti sjónauki heims sem eingöngu er ætlað að kortleggja himinn í sýnilegu ljósi. ESO er stór þátttakandi í ALMA, stærsta stjarnvísindaverkefni heims. Á Cerro Armazones, skammt frá Paranal, er ESO að smíða 39 metra risasjónauka, Extremely Large Telescope eða ELT sem verður „stærsta auga jarðar“.

Tenglar

Tengiliðir

Sævar Helgi Bragason
Stjörnufræðivefurinn
Iceland
Farsími: 8961984
Tölvupóstur: eson-iceland@eso.org

Simon Grimm
SAINT-EX Research Group, University of Bern, Center for Space and Habitability
Bern, Switzerland
Sími: +41 31 631 3995
Tölvupóstur: simon.grimm@csh.unibe.ch

Brice-Olivier Demory
SAINT-EX Research Group, University of Bern, Center for Space and Habitability
Bern, Switzerland
Sími: +41 31 631 5157
Tölvupóstur: brice.demory@csh.unibe.ch

Richard Hook
ESO Public Information Officer
Sími: +49 89 3200 6655
Farsími: +49 151 1537 3591
Tölvupóstur: rhook@eso.org

Connect with ESO on social media

Þetta er þýðing á fréttatilkynningu ESO eso1805.

Um fréttatilkynninguna

Fréttatilkynning nr.:eso1805is
Nafn:TRAPPIST-1
Tegund:Milky Way : Star : Circumstellar Material : Planetary System
Facility:Kepler Space Telescope, SPECULOOS, Spitzer Space Telescope, Télescope à Action Rapide pour les Objets Transitoires, Very Large Telescope
Instruments:HAWK-I

Myndir

Artist’s impressions of the TRAPPIST-1 planetary system
Artist’s impressions of the TRAPPIST-1 planetary system
texti aðeins á ensku
Artist’s impressions of the TRAPPIST-1 planetary system
Artist’s impressions of the TRAPPIST-1 planetary system
texti aðeins á ensku
Artist’s impressions of the TRAPPIST-1 planetary system
Artist’s impressions of the TRAPPIST-1 planetary system
texti aðeins á ensku
The ultracool dwarf star TRAPPIST-1 in the constellation of Aquarius
The ultracool dwarf star TRAPPIST-1 in the constellation of Aquarius
texti aðeins á ensku
The sizes, masses and temperatures of the seven TRAPPIST-1 planets and others
The sizes, masses and temperatures of the seven TRAPPIST-1 planets and others
texti aðeins á ensku
Properties of the seven TRAPPIST-1 planets compared to other known planets
Properties of the seven TRAPPIST-1 planets compared to other known planets
texti aðeins á ensku
Properties of the seven TRAPPIST-1 planets
Properties of the seven TRAPPIST-1 planets
texti aðeins á ensku
Comparison of the properties of the seven TRAPPIST-1 planets
Comparison of the properties of the seven TRAPPIST-1 planets
texti aðeins á ensku
Comparison of the TRAPPIST-1 system and the Solar System
Comparison of the TRAPPIST-1 system and the Solar System
texti aðeins á ensku

Myndskeið

ESOcast 150 Light: Planets around TRAPPIST-1 Probably Rich in Water
ESOcast 150 Light: Planets around TRAPPIST-1 Probably Rich in Water
texti aðeins á ensku
Planet Parade: the seven planets of TRAPPIST-1
Planet Parade: the seven planets of TRAPPIST-1
texti aðeins á ensku

Sjá einnig