eso1706is — Fréttatilkynning

Kaldur dvergur og pláneturnar sjö

Tempraðir hnettir á stærð við Jörðina finnast í einstaklega ríkulegu sólkerfi

22. febrúar 2017

Stjörnufræðingar hafa fundið sólkerfi með sjö reikistjörnum á stærð við Jörðina í aðeins 40 ljósára fjarlægð. Sjónaukar á jörðu niðri og í geimnum, þar á meðal Very Large Telescope ESO, fundu reikistjörnurnar þegar þær gengu fyrir móðurstjörnuna sína TRAPPIST-1 sem er köld dvergstjarna. Samkvæmt grein sem birtist í dag í tímaritinu Nature eru þrjár reikistjarnanna í lífbelti sólkerfisins og gætu þar af leiðandi haft fljótandi vatn á yfirborði sínu og þannig aukið líkurnar á að í kerfinu gæti leynst líf. Sólkerfið hefur bæði mestan fjölda reikistjarna á stærð við Jörðina sem fundist hefur til þessa og mestan fjölda hnatta sem gætu haft fljótandi vatn á yfirborðinu.

Stjörnufrðæingar sem notuðu TRAPPIST-South sjónaukann í La Silla stjörnustöð ESO, Very Large Telescope (VLT) í Paranal og Spitzer geimsjónauka NASA, auk annarra sjónauka víða um heim [1], hafa staðfest tilvist að minnsta kosti sjö lítilla reikistjarna í kringum köldu rauðu dvergstjörnuna TRAPPIST-1 [2]. Reikistjörnurnar, sem nefnast TRAPPIST-1b, c, d, e, f, g og h, í röð frá móðurstjörnunni, eru allar álíka stórar og Jörðin [3].

Þegar reikistjörnurnar sjö gengu fyrir móðurstjörnuna og drógu þar með úr birtu hennar — atburðir sem kallast þvergöngur — gátu stjörnufræðingarnir aflað upplýsinga um stærðir, efnasamsetningu og sporbrautir þeirra [4]. Í ljós kom að að minnsta kosti sex innstu reikistjörnurnar eru álíka stórar og heitar og Jörðin.

„Þetta er einstakt sólkerfi — ekki aðeins vegna þess að við fundum svo margar reikistjörnur í því, heldur vegna þess að þær eru álíka heitar og Jörðin!“ sagði Michaël Gillon við STAR stofnunina í Liėgeháskóla í Belgíu.

TRAPPIST-1 er aðeins 9% af massa sólar og því mjög lítil miðað við venjulegar stjörnur — örlítið stærri en Júpíter — og þótt hana sé að finna í tæplega 40 ljósára fjarlægð í stjörnumerkinu Vatnsberanum er hún afar dauf frá Jörðu séð. Stjörnufræðingar gruna að dvergstjörnur af þessu tagi geymi margar reikistjörnur á stærð við Jörðina á þéttum sporbrautum sem gerir þær að áhugaverðum viðfangsefnum í leitinni að lífi í geimnum. TRAPPIST-1 er fyrsta kerfi sinnar tegundar sem fundist hefur.

„Orkuútgeislunin frá dvergstjörnum eins og TRAPPIST-1 er miklu minni en frá sólinni okkar. Reikistjörnurnar þyrftu því að vera á miklu þéttari brautum en gengur og gerist í sólkerfinu okkar ef vatn á að geta verið á yfirborði þeirra. Sem betur fer virðist sem sú sé einmitt raunin í tilviki TRAPPIST-1,“ sagði Amaury Triaud, meðhöfundur að greininni.

Stjörnufræðingarnir komust að því að allar reikistjörnurnar í kerfinu eru á stærð við Jörðina og Venus í sólkerfinu okkar, hugsanlega örlítið minni. Útreikningar á eðlismassa þeirra bendir til þess að að minnsta kosti innsta reikistjarnan sé líklega úr bergi.

Brautir reikistjarnanna eru ekki mikið breiðari en brautir Galíleótungla Júpíters og miklu minni en braut Merkúríusar í sólkerfinu. TRAPPIST-1 er hins vegar lítil og köld stjarna sem þýðir að orkan sem berst til reikistjarnanna er álíka mikil og innri reikistjörnurnar í sólkerfinu okkar fá. TRAPPIST-1c, d og f fá álíka mikið magn sólarljóss og Venus, Jörðin og Mars hver fyrir sig.

Allar reikistjörnurnar sjö sem fundust í kerfinu gætu hugsanlega haft fljótandi vatn á yfirborðinu, þótt fjarlægðir þeirra frá móðurstjörnunni geri sumar líklegri en aðrar. Loftslagslíkön benda til þess að innstu reikistjörnurnar, TRAPPIST-1b, c og d séu sennilega of heitar til að geta viðhaldið fljótandi vatni, nema ef til vill á litlum hluta yfirborðs þeirra. Fjarlægð ystu reikistjörnunnar, TRAPPIST-1h, er óstaðfest en líklega er hún of langt í burtu frá móðurstjörnunni og því of köld til að hafa fljótandi vatn — að því gefnu að annars konar hitunarferli eigi sér ekki stað [5]. TRAPPIST-1a, f og g eru hins vegar mjög spennandi í hugum stjörnufræðinga því þær eru í lífbelti stjörnunnar og gætu búið yfir hafsjó af fljótandi vatni [5].

Þessar uppgötvanir gera TRAPPIST-1 sólkerfið mikilvægt fyrir frekari rannsóknir. Hubble geimsjónauki NASA og ESA hefur þegar verið notaður til að leita að lofthjúpum í kringum reikistjörnurnar. Emmanuël Jehin, einn af meðlimum rannsóknarteymisins er spenntur fyrir framtíðinni: „Komandi kynslóðir sjónauka, eins og European Extremely Large Telescope ESO og James Webb geimsjónauki NASA, ESA og CSA, munu fljótlega geta leitað að vatni og hugsanlega fundið vísbendingar um líf á þessum hnöttum.“

Skýringar

[1] Fyrir utan Spitzer geimsjónauka NASA notaði hópurinn marga sjónauka á jörðu niðri: TRAPPIST-South í La Silla stjörnustöð ESO í Chile, HAWK-I á Very Large Telescope í Chile, TRAPPIST-North í Morokkó, 3,5 metra UKIRT sjónaukann á Hawaii, 2 metra Liverpool og 4 metra William Herschel sjónaukana á La Palma á Kanaríeyjum og 1 metra SAAO sjónaukann í Suður Afríku.

[2] TRAPPIST-South (TRAnsiting Planets and Planetesimals Small Telescope-South) er 0,6 metra breiður fjarstýrður belgískur sjónauki sem tilheyrir Liègeháskóla en er í La Silla stjörnustöð ESO í Chile. Mestum tíma hans er varið í að fylgjast með ljósi frá um það bil 60 nálægustu köldu dvergstjörnunum og brúnum dvergum („stjörnum“ sem eru ekki nógu massamiklar til þess að viðhalda kjarnasamruna í kjörnum sínum) í leit að vísbendingum um þvergöngur reikistjarna. TRAPPIST-South, sem og TRAPPIST-North, eru fyrirrennarar SPECULOOS kerfisins sem verið er að koma upp í Paranal stjörnustöð ESO.

[3] Snemma árs 2016 tilkynnti hópur stjörnufræðinga undir forystu Michaël Gillon um uppgötvun á þremur reikistjörnum í kringum TRAPPIST-1. Rannsóknir voru auknar á kerfinu í kjölfarið vegan þessarar einstöku þreföldu þvergöngu sem mælst hafði með HAWK-I tækinu á VLT. Þessi þverganga sýndi greinilega að að minnsta kosti þrjár aðrar óþekktar reikistjörnur voru líka á braut um stjörnuna. Ljóskúrfan sögulega sýndi í fyrsta sinn þrjár tempraðar reikistjörnur á stærð við Jörðina, tvær í lífbeltinu, sem gengu fyrir móðurstjörnuna á sama tíma!

[4] Þetta er ein helsta aðferðin sem stjörnufræðingar nota til að greina tilvist reikistjörnu á braut um aðra stjörnu. Stjörnufræðingar skoða ljósið sem berst frá stjörnunni til að sjá hvort einhver hluti þess dofni þegar reikistjarnan gengur þvert fyrir móðurstjörnuna frá Jörðu séð. Þegar reikistjarnan hringsólar um stjörnuna má búast við því að regluleg birtuminnkun verði á ljósinu frá stjörnunni þegar hún gengur fyrir hana.

[5] Slík ferli gætu meðal annars verið flóðkraftahitun, þar sem þyngdartog TRAPPIST-1 veldur því að reikistjarnan aflagast endurtekið sem leiðir til innri núningskrafta og framköllun hita. Samskonar ferli knýr eldvirknina á Íó, tungli Júpíters. Ef TRAPPIST-1a hefur líka viðhaldið frumstæðum vetnisríkum lofthjúpi sínum gæti varmatapið verið mjög lítið.

[6] Uppgötvunin markar einnig fund á stærstu þekktu keðju reikistjarna á sporbrautum sem eru mjög nálægt því að vera í hermu við hverja aðra. Stjörnufræðingarnir mældu vandlega hve lengi hver reikistjarna er að ganga um TRAPPIST-1 — kallað umferðartími — og reiknuðu síðan hlutfallið á milli hverrar sporbrautar við þá sem er utar. Umferðartímar innstu sex TRAPPIST-1 reikistjarnanna eru mjög nálægt því að vera í einföldum hlutföllum, eins og 5:3 eða 3:2. Þetta þýðir að reikistjörnurnar mynduðust líklega saman lengra frá stjörnunni og hafa síðar færst innar á núverandi brautir. Ef svo er gætu reikistjörnurnar verið eðlisléttar og ríkar af reikulum efnum, þ.e.a.s. haft yfirborð úr ís og/eða lofthjúpa.

Frekari upplýsingar

Greint er frá niðurstöðum rannsóknarinnar í greininni „Seven temperate terrestrial planets around the nearby ultracool dwarf star TRAPPIST-1“, eftir M. Gillon et al., sem birtist í tímaritinu Nature.

Í rannsóknarteyminu eru M. Gillon (Université de Liège, Liège, Belgíu), A. H. M. J. Triaud (Institute of Astronomy, Cambridge, Bretlandi), B.-O. Demory (University of Bern, Bern, Sviss; Cavendish Laboratory, Cambridge, Bretlandi), E. Jehin (Université de Liège, Liège, Belgíu), E. Agol (University of Washington, Seattle, Bandaríkjunum; NASA Astrobiology Institute's Virtual Planetary Laboratory, Seattle, Bandaríkjunum), K. M. Deck (California Institute of Technology, Pasadena, CA, Bandaríkjunum), S. M. Lederer (NASA Johnson Space Center, Houston, Bandaríkjunum), J. de Wit (Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA, Bandaríkjunum), A. Burdanov (Université de Liège, Liège, Belgíu), J. G. Ingalls (California Institute of Technology, Pasadena, California, Bandaríkjunum), E. Bolmont (University of Namur, Namur, Belgíu; Laboratoire AIM Paris-Saclay, CEA/DRF - CNRS - Univ. Paris Diderot - IRFU/SAp, Centre de Saclay, Frakklandi), J. Leconte (Univ. Bordeaux, Pessac, Frakklandi), S. N. Raymond (Univ. Bordeaux, Pessac, Frakklandi), F. Selsis (Univ. Bordeaux, Pessac, Frakklandi), M. Turbet (Sorbonne Universités, Paris, Frakklandi), K. Barkaoui (Oukaimeden Observatory, Marrakesh, Morokkó), A. Burgasser (University of California, San Diego, California, Bandaríkjunum), M. R. Burleigh (University of Leicester, Leicester, Bretlandi), S. J. Carey (California Institute of Technology, Pasadena, CA, Bandaríkjunum), A. Chaushev (University of Leicester, Bretlandi), C. M. Copperwheat (Liverpool John Moores University, Liverpool, Bretlandi), L. Delrez (Université de Liège, Liège, Belgium; Cavendish Laboratory, Cambridge, UK), C. S. Fernandes (Université de Liège, Liège, Belgíu), D. L. Holdsworth (University of Central Lancashire, Preston, Bretlandi), E. J. Kotze (South African Astronomical Observatory, Cape Town, Suður Afríka), V. Van Grootel (Université de Liège, Liège, Belgíu), Y. Almleaky (King Abdulaziz University, Jeddah, Sádi Arabía; King Abdullah Centre for Crescent Observations and Astronomy, Makkah Clock, Sádi Arabía), Z. Benkhaldoun (Oukaimeden Observatory, Marrakesh, Morokkó), P. Magain (Université de Liège, Liège, Belgíu), og D. Queloz (Cavendish Laboratory, Cambridge, Bretlandi; Astronomy Department, Geneva University, Sviss).

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, European Extremely Large Telescope eða E-ELT sem verður „stærsta auga jarðar“.

Tenglar

• Greinin um rannsóknina
• Vefsíða TRAPPIST-1
• Fréttatilkynning NASA frá Spitzer
• Myndir af VLT

Tengiliðir

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

Michaël Gillon
University of Liege
Liege, Belgium
Sími: +32 43 669 743
Farsími: +32 473 346 402
Tölvupóstur: michael.gillon@ulg.ac.be

Amaury Triaud
Kavli Exoplanet Fellow, University of Cambridge
Cambridge, United Kingdom
Sími: +44 1223 766 690
Tölvupóstur: aht34@cam.ac.uk

Emmanuël Jehin
University of Liège
Liège, Belgium
Sími: +32 495237298
Tölvupóstur: ejehin@ulg.ac.be

Brice-Olivier Demory
University of Bern
Bern, Switzerland
Sími: +41 31 631 51 57
Farsími: +44 78 66 476 486
Tölvupóstur: brice.demory@csh.unibe.ch

Richard Hook
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
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 eso1706.