eso1805nb — Pressemelding

TRAPPIST-1-planetene er sannsynligvis rike på vann

Første glimt av hva eksoplaneter på størrelse med Jorden består av

5. februar 2018

En ny studie har funnet ut at alle de syv planetene som går i bane rundt den nærliggende ultrakalde dvergstjernen TRAPPIST-1, hovedsakelig består av stein, og at noen av planetene potensielt kan holde på mer vann enn Jorden. Tettheten til planetene er nå kjent med mye høyere presisjon enn tidligere, og antyder at opptil 5 % av massen til noen av planetene kan være i form av vann. Dette er omtrent 250 ganger mer enn Jordens hav. De varmere planetene nærmest stjernen har sannsynligvis tykke, varme atmosfærer, og de fjernere planetene har sannsynligvis isete overflater. Den fjerde planeten i rekken er mest lik Jorden når det gjelder størrelse, tetthet og mengden stråling den mottar fra stjernen sin. Den ser også ut til å være den mest steinete av de syv planeten, og har dermed potensialet til å ha flytende vann på overflaten.

Planeter rundt den lyssvake, røde stjernen TRAPPIST-1 som befinner seg kun 40 lysår fra Jorden, ble først oppdaget av TRAPPIST-South-teleskopet ved ESOs La Silla-observatorium i 2016. I det følgende året ble det gjort ytterligere observasjoner fra bakkebaserte teleskoper, inkludert ESOs Very Large Telescope, samt NASAs Spitzer Space Telescope. Observasjonene viste at det var minst syv planeter i systemet, hvor hver planet er omtrent på størrelse med Jorden. Planetene heter TRAPPIST-1b, c, d, e, f, g og h, sett i økende avstand fra den sentrale stjernen [1].

Ytterligere observasjoner er nå gjort, både fra teleskoper på bakken, inkludert det nesten komplette SPECULOOS-anlegget ved ESOs Paranal-observatorium, og fra NASAs Spitzer Space Telescope og Kepler Space Telescope. Et team av forskere ledet av Simon Grimm ved Universitetet i Bern i Sveits har nå brukt svært komplekse datamodelleringsmetoder på alle tilgjengelige datasett og har bestemt planetenes tettheter med mye høyere presisjon enn det som var mulig før [2].

Simon Grimm forklarer hvordan massene er bestemt: «TRAPPIST-1-planetene befinner seg så nærme hverandre at de påvirker hverandre gravitasjonsfelt. Det gjør at tidspunktene for når de passerer foran stjernen forskyver seg litt. Disse forskyvningene avhenger av planetenes masser, deres avstander og andre baneparametre. Med en datamodell simulerer vi planetenes baner frem til de beregnede passasjene foran stjernen er i samsvar med de observerte verdiene. Vi kan utlede planetmassene ut fra dette.»

Teammedlem Eric Agol kommenterer betydningen av de nye funnene: «Et mål med eksoplanetstudier har lenge vært å undersøke sammensetningen til planeter som ligner Jorden i størrelse og temperatur. Oppdagelsen av TRAPPIST-1-systemet og evnen til ESOs anlegg i Chile og NASA Spitzer Space Telescope i rommet, har gjort dette mulig – noe som gir oss vårt første glimt av hva eksoplaneter på størrelse med Jorden er laget av!»

Målingene av planetenes tetthet, kombinert med modellene av planetens sammensetning, tyder sterkt på at de syv TRAPPIST-1-planetene ikke er ufruktbare verdener av stein. Planetene ser i stedet ut til å inneholde betydelige mengder volatiler – sannsynligvis vann [3] – som utgjør opptil 5 % av planetenes masse i noen tilfeller. Dette er en stor mengde. Til sammenligning utgjør vannet på Jorden bare ca. 0,02 % av Jordens masse!

«Tettheter er viktige spor for å forstå planetenes sammensetning, men sier ikke noe om beboeligheten. Men vår undersøkelse er et viktig skritt fremover når vi fortsetter å undersøke om disse planetene kan være beboelige», sa Brice-Olivier Demory, medforfatter ved universitetet i Bern.

De innerste planetene, TRAPPIST-1b og c, har sannsynligvis kjerner av stein og er omgitt av atmosfærer mye tykkere enn Jordens atmosfære. TRAPPIST-1d er den letteste av planetene med omtrent 30 prosent Jordens masse. Forskere er usikre på om den har en stor atmosfære rundt seg, et hav eller et lag av is.

Forskere ble overrasket over at TRAPPIST-1e er den eneste planeten i systemet som er litt tettere enn Jorden, noe som tyder på at den kan ha en tettere jernkjerne, og at den ikke nødvendigvis har en tykk atmosfære, hav eller islag. Det er mystisk at TRAPPIST-1e ser ut til å være så mye mer steinete i sammensetningen enn resten av planetene. Dette er planeten som er mest lik Jorden når det gjelder størrelse, tetthet og mengden stråling den mottar fra sin stjerne.

TRAPPIST-1f, g og h er langt nok fra stjernen sin til at vannet kan fryse til is på overflaten deres. Hvis disse planetene har tynne atmosfærer, ville de trolig ikke inneholde de tunge molekylene som vi finner på Jorden, som for eksempel karbondioksid.

«Det er interessant at de tetteste planetene ikke er de som er nærmest stjernen, og at de kaldere planetene ikke har tykke atmosfærer», forteller Caroline Dorn, medforfatter av studien og basert ved Universitetet i Zürich, Sveits.

TRAPPIST-1-systemet vil fortsatt bli intensivt gransket i fremtiden ved hjelp av mange anlegg både på bakken og i rommet, blant annet ESOs Extremely Large Telescope og NASA/ESA/CSA James Webb Space Telescope.

Astronomer jobber også hardt for å lete etter flere planeter rundt lyssvake røde stjerner som TRAPPIST-1. Som gruppemedlem Michaël Gillon forklarer [4]: «Dette resultatet fremhever den store interessen for å utforske nærliggende ultrakalde dvergstjerner – slik som TRAPPIST-1 – på jakt etter jordlignende steinplaneter. Dette er målet med SPECULOOS, vår nye eksoplanetjeger, som skal starte operasjoner ved ESOs Paranal-observatorium i Chile.»

Fotnoter

[1] Planetene ble oppdaget ved å bruke det bakkebaserte teleskopet TRAPPIST-South ved ESOs La Silla-observatorium i Chile; TRAPPIST-North i Marokko; romteleskopet NASA Spitzer Space Telescope; ESOs HAWK-I instrumentet på Very Large Telescope ved Paranal-observatoriet i Chile; det 3,8-meters UKIRT-teleskopet på Hawaii; 2-meter-teleskopet Liverpool og 4-meter-teleskopet William Herschel på La Palma på Kanariøyene; og 1-meter SAAO-teleskopet i Sør-Afrika.

[2] Det er ikke lett å måle tetthetene til eksoplaneter. Du må finne ut både størrelsen på planeten og dens masse. TRAPPIST-1-planetene ble funnet ved hjelp av passasjemetoden – ved å lete etter små fall i stjernens lysstyrke når en planet passerer foran stjernen og blokkerer noe av lyset fra den. Dette gir et godt estimat på planetens størrelse. Men målingen av en planetens masse er vanskeligere. Hvis ingen andre effekter er til stede, har planeter med forskjellige masser de samme banene, og det er ingen direkte måte å skille dem fra hverandre. Men det finnes en måte i et flerplanetsystem. De mer massive planetene forstyrrer banene til de andre lettere planetene. Dette påvirker i sin tur tidspunktene for passasjene. Teamet ledet av Simon Grimm har brukt disse kompliserte og svært subtile effektene til å estimere de mest sannsynlige massene for alle de syv planetene, basert på en stor mengde tidsdata og meget sofistikert dataanalyse og modellering.

[3] Modellene som ble brukt vurderer også alternative volatiler, som karbondioksid. Imidlertid favoriserer modellene vann – som damp, væske eller is – som den mest sannsynlige største komponenten av planetenes overflatemateriale. Dette er fordi vann er den mest vanlige kilden til volatiler i protoplanetariske skiver med en sammensetning av grunnstoffer som ligner sammensetningen i solsystemet vårt.

[4] Kartleggingsteleskopene SPECULOOS er nesten fullført ved ESOs Paranal-observatorium.

Mer informasjon

Denne studien ble presentert i den vitenskapelige artikkelen «The nature of the TRAPPIST-1 exoplanets» av S. Grimm et al. i tidsskriftet Astronomy & Astrophysics.

Teamet består av Simon L. Grimm (Universitetet i Bern, Center for Space and Habitability, Sveits), Brice-Olivier Demory (Universitetet i Bern, Center for Space and Habitability, Bern, Sveits), Michaël Gillon (Technologies and Astrophysics Research Institute, Université de Liège, Liège, Belgia), Caroline Dorn (Universitetet i Bern, Center for Space and Habitability, Bern, Sveits; Universitetet i Zürich, Institut for Computational Sciences, Zürich, Sveits), Eric Agol (University of Washington, Seattle, Washington, USA; NASA Astrobiology Institute's Virtual Planet Laboratory, Seattle, Washington, USA, Institut d'Astrophysique de Paris, Paris, Frankrike), Artem Burdanov (Space Sciences, Technologies and Astrophysics Research Institute, Université de Liège, Liège, Belgia), Laetitia Delrez (Cavendish Laboratory, Cambridge, Storbritannia; Space Sciences, Technologies and Astrophysics Research Institute, Université de Liège, Liège, Belgia), Marko Sestovic (Universitetet i Bern, Center for Space and Habitability, Bern, Sveits), Amaury H.M.J. Triaud (Institute of Astronomy, Cambridge, Storbritannia; Birmingham University, Birmingham), Martin Turbet (Laboratoire de Meteorologie Dynamique, IPSL, Sorbonne Universités, UPMC Univ Paris 06, CNRS, Paris, Frankrike), Émeline Bolmont (Université Paris Diderot, AIM, Sorbonne Paris Cité, CEA, CNRS, Gif-sur-Yvette, Frankrike), Anthony Caldas (Laboratoire d'Astrophysique de Bordeaux, Univ. Bordeaux, CNRS, Pessac, Frankrike), 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, Belgia), Jérémy Leconte (Laboratoire d'Astrophysique de Bordeaux, Univ. Bordeaux , CNRS, Pessac, Frankrike), Sean N. Raymond (Laboratoire d'Astrophysique de Bordeaux, Univ. Bordeaux, CNRS, Pessac, Frankrike), Valérie Van Grootel (Space Sciences, Technologies and Astrophysics Research Institute, Université de Liège, Liège, Belgia), Adam J. Burgasser (Center for Astrophysics and Space Science, Universitetet i 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 (Universitetet i Bern, Center for Space and Habitability, Bern, Sveits), 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, California Institute 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, Frankrike) og Didier Queloz (Cavendish Laboratory, Cambridge, Storbritannia).

ESO, European Southern Observatory, er den fremste mellomstatlige astronomiorganisasjonen i Europa og verdens desidert mest produktive astronomiske observatorium. Organisasjonen er finansiert av 16 land: Belgia, Brasil, Danmark, Finland, Frankrike, Italia, Nederland, Polen, Portugal, Spania, Storbritannia, Sveits, Sverige, Tsjekkia, Tyskland og Østerrike, samt vertsnasjonen Chile. ESOs ambisiøse virksomhet fokuserer på design, bygging og drifting av effektive bakkebaserte observasjonsanlegg for å muliggjøre banebrytende vitenskapelige oppdagelser. ESO spiller også en ledende rolle i å fremme og organisere samarbeid innenfor astronomisk forskning. ESO driver tre unike, verdensledende observatorier i Chile: La Silla, Paranal og Chajnantor. Ved Paranal har ESO oppført Very Large Telescope, verdens mest avanserte astronomiske observatorium for synlig lys, og to såkalte kartleggingsteleskoper. VISTA observerer i infrarødt og er verdens største kartleggingsteleskop, mens VLT Survey Telescope er det største teleskopet som er designet utelukkende for himmelkartlegginger i synlig lys. ESO er en viktig partner i ALMA, nåtidens største astronomiprosjekt. På Cerro Armazones, ikke langt fra Paranal, er ESO i ferd med å bygge European Extremely Large Telescope (ELT). Med en speildiameter på 39 meter vil dette bli det største «øye» i verden som skuler opp på himmelen.

Linker

Kontakter

Maria Hammerstrøm (oversetter & norsk pressekontakt)
Universitetet i Oslo
Oslo, Norge
E-post: eson-norway@eso.org

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

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

Richard Hook
ESO Public Information Officer
Tlf.: +49 89 3200 6655
Mob.: +49 151 1537 3591
E-post: rhook@eso.org

ESO i sosiale medier

Dette er en oversettelse av ESOs pressemelding eso1805 i regi av ESON, et nettverk av personer i ESOs medlemsland (samt noen utenfor ESO, som Norge) som fungerer som lokale mediekontakter i forbindelse med pressemeldinger og andre nyheter fra ESO.

Om pressemeldingen

Pressemld. nr.:eso1805nb
Navn:TRAPPIST-1
Type: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

Bilder

Kunstnerisk fremstilling av planetsystemet TRAPPIST-1
Kunstnerisk fremstilling av planetsystemet TRAPPIST-1
Kunstnerisk fremstilling av planetsystemet TRAPPIST-1
Kunstnerisk fremstilling av planetsystemet TRAPPIST-1
Kunstnerisk fremstilling av planetsystemet TRAPPIST-1
Kunstnerisk fremstilling av planetsystemet TRAPPIST-1
Den ultrakalde dvergstjernen TRAPPIST-1 i stjernebildet Vannmannen
Den ultrakalde dvergstjernen TRAPPIST-1 i stjernebildet Vannmannen
Størrelsen, massen og temperaturen til TRAPPIST-1-planetene og andre planeter
Størrelsen, massen og temperaturen til TRAPPIST-1-planetene og andre planeter
Egenskapene til de syv TRAPPIST-1-planetene sammenlignet med andre kjente planeter
Egenskapene til de syv TRAPPIST-1-planetene sammenlignet med andre kjente planeter
Egenskapene til de syv TRAPPIST-1-planetene
Egenskapene til de syv TRAPPIST-1-planetene
Sammenligning av egenskapene til de syv TRAPPIST-1-planetene
Sammenligning av egenskapene til de syv TRAPPIST-1-planetene
Sammenligning av TRAPPIST-1-systemet og solsystemet
Sammenligning av TRAPPIST-1-systemet og solsystemet

Videoer

ESOcast 150 Light: TRAPPIST-1-planetene er sannsynligvis rike på vann
ESOcast 150 Light: TRAPPIST-1-planetene er sannsynligvis rike på vann
Planetparade: De syv planetene i TRAPPIST-1-systemet
Planetparade: De syv planetene i TRAPPIST-1-systemet

Se også