Tag: Trappist

Rozbłyski gwiazdy macierzystej mogą wpływać na wnętrza planet w układzie TRAPPIST-1

Radosław B. AMBROŻY

W niedawnym badaniu opublikowanym w The Astrophysical Journal Letters międzynarodowy zespół naukowców kierowany przez Uniwersytet w Kolonii w Niemczech zbadał, w jaki sposób rozbłyski macierzystej gwiazdy TRAPPIST-1 mogą wpływać na ogrzewanie wnętrza orbitujących egzoplanet. System TRAPPIST-1 to układ egzoplanet znajdująca się około 39 lat świetlnych od Ziemi z co najmniej siedmioma potencjalnie skalistymi egzoplanetami krążącymi wokół gwiazdy, która ma 12 razy mniej masy niż nasze Słońce. Ponieważ gwiazda macierzysta jest znacznie mniejsza niż Słońce, orbity planet w systemie TRAPPIST-1 są również znacznie mniejsze niż w Układzie Słonecznym.

Jeśli weźmiemy Ziemię za punkt wyjścia, aktywność geologiczna ukształtowała całą powierzchnię planety, a aktywność geologiczna jest ostatecznie napędzana przez ochładzanie się planet. Ziemia ma w swoim wnętrzu pierwiastki radioaktywne, które wytwarzają ciepło i umożliwiają przetrwanie procesów geologicznych powyżej 4,5 Gyr. Powstaje jednak pytanie, czy wszystkie planety wymagają pierwiastków radioaktywnych do napędzania procesów geologicznych, które mogą stworzyć nadające się do zamieszkania środowisko powierzchniowe, które umożliwi ewolucję życia. Chociaż niektóre inne procesy mogą generować ciepło wewnątrz planety, są one często krótkotrwałe lub wymagają specjalnych okoliczności, co posuwałoby hipotezę, że aktywność geologiczna są prawdopodobnie rzadkie.powiedział dr Dan Bower, geofizyk z Center for Space and Habitability w z Uniwersytetu w Bernie i współautor badania.

Badanie jest interesujące, gdyż TRAPPIST-1 jest z klasyfikowany jako Gwiazda typu M , która jest znacznie mniejsza od naszego Słońca i emituje znacznie mniej promieniowania.

Gwiazdy typu M (czerwone karły) to najpowszechniejszy typ gwiazd w naszym gwiezdnym sąsiedztwie, a TRAPPIST-1 wzbudził duże zainteresowanie od czasu odkrycia, że ​​krąży wokół niego siedem planet wielkości Ziemi. W naszym badaniu zbadaliśmy, w jaki sposób gwiezdne rozbłyski z TRAPPIST-1 wpłynęły na wewnętrzny budżet cieplny orbitujących planet i odkryliśmy, że szczególnie w przypadku planet znajdujących się najbliżej gwiazdy, ogrzewanie wnętrza spowodowane rozpraszaniem omowym z rozbłysków jest znaczące i może napędzać aktywność geologiczną. Co więcej, proces ten jest długotrwały i może trwać w geologicznych skalach czasowych, potencjalnie umożliwiając środowisku powierzchniowemu ewolucję w kierunku nadającym się do zamieszkania lub przejście przez szereg stanów nadających się do zamieszkania. Wcześniej wpływ rozbłysków gwiezdnych na możliwość zamieszkania był przeważnie uważany za destrukcyjny, na przykład poprzez zdzieranie ochronnej atmosfery otaczającej planetę. Wyniki przedstawiają inną perspektywę, pokazując, w jaki sposób rozbłyski mogą faktycznie sprzyjać powstawaniu nadającego się do zamieszkania środowiska blisko powierzchni.wyjaśnił dr Bower.

Rozpraszanie omowe, znane również jako strata omowa, definiuje się jako „utratę energii elektrycznej w wyniku konwersji na ciepło, gdy prąd przepływa przez rezystancję”. Zasadniczo naukowcy wykorzystali to do obliczenia ilości ciepła traconego przez planetę, znanego również jako chłodzenie planetarne , które napotykają wszystkie ziemskie ciała planetarne – nawet Ziemia.

Wyniki badań wskazują, że planetarne ochładzanie występujące na planetach TRAPPIST-1 wystarczy do napędzania aktywności geologicznej, która doprowadziłaby do gęstszej atmosfery. Modele badacza przewidują również, że obecność planetarnego pola magnetycznego może poprawić te wyniki ogrzewania.

Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba wykonał pierwsze obserwacje układu TRAPPIST-1, stwierdzając, że jedna z planet w tym układzie ma małe prawdopodobieństwo posiadania atmosfery wodorowej, takiej jak gazowe planety w naszym Układzie Słonecznym. Może to wskazywać, że przynajmniej jedna z planet TRAPPIST-1 może posiadać bardziej ziemską atmosferę, jak Ziemia, Mars i Wenus.

Istnieją dwie oczywiste drogi. Po pierwsze, nasze gwiezdne sąsiedztwo jest zdominowane przez gwiazdy M, więc kampanie obserwacyjne mogą ocenić rozbłyskowy charakter wielu innych gwiazd M oprócz TRAPPIST-1. Po drugie, udoskonalona charakterystyka układu planetarnego TRAPPIST poprzez obserwacje i modele poprawi nasze zrozumienie wnętrz planet. To pozwoli nam udoskonalić nasz model pod kątem tego, czy planety mają żelazne jądro i czy mają duży płaszcz krzemianowy podobny do Ziemi.wyjaśnia dr Bower.

Planujemy przeprowadzić bardziej rozbudowane symulacje fizyczne, aby lepiej zrozumieć wpływ wewnętrznych pól magnetycznych. Długoterminowym celem jest połączenie naszego modelu z modelami powstawania i erozji atmosfery.powiedział dr Alexander Grayver, który jest liderem Heisenberg Junior Research Group na Uniwersytecie w Kolonii i głównym autorem badania.

Webb potrafi wykryć planety krążące wokół białych karłów, a może nawet dostrzec oznaki życia

Radosław B. AMBROŻY

W niedawnym badaniu przyjętym do Monthly Notices of the Royal Astronomical Society międzynarodowy zespół naukowców kierowany przez Texas A&M University zbadał, w jaki sposób Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (JWST) może wykryć różne egzoplanety krążące wokół najbliższych 15 białych karłów za pomocą jego średniej rozdzielczości spektrografu średniej rozdzielczości (MRS) instrumentu średniej podczerwieni (MIRI). Badanie to może poszerzyć naszą wiedzę na temat egzoplanet, ich składu planet i tego, czy mogą one podtrzymywać życie.

Biały karzeł to niesamowicie gęsta gwiazda wielkości Ziemi, która jest wynikiem podobnej do Słońca gwiazdy, która wyczerpuje całe swoje paliwo jądrowe. Zasadniczo biały karzeł jest tym, czym nasze Słońce stanie się pod koniec swojego życia za miliardy lat. Dlaczego więc białe karły są szczególnie interesujące w poszukiwaniu życia poza Ziemią?

Mary Anne Limbach, doktorantka na Wydziale Fizyki i Astronomii na Texas A&M University i główna autorka badania, wyjaśnia, jak trudno jest wykryć biosygnatury na planetach w ekosferze (HZ) gwiazd podobnych do Słońca. do Słońca, które jest 10 miliardów razy jaśniejsze niż Ziemia. Mówi, że oznacza to, że instrumenty JWST nie byłyby w stanie wykryć egzoplanety analogicznej do Ziemi z powodu światła gwiazd zagłuszającego światło analogu Ziemi, który jest obrazowany.

Z drugiej strony białe karły, pozostałości po martwych gwiazdach, są znacznie mniejsze niż Słońce.powiedział Limbach.

W rzeczywistości rozmiar (promień) białego karła jest mniej więcej taki sam jak Ziemi. W podczerwieni biały karzeł jest tylko około 100 razy jaśniejszy niż odpowiednik Ziemi. Ponadto większość białych karłów nie ma plam gwiazdowych ani rozbłysków, ale raczej pozostaje w stałej jasności w czasie. Tak więc, jeśli zamiast tego umieścimy białego karła i analog Ziemi na 5 parsekach, nadal nie możemy zobrazować analogu Ziemi, ale powinniśmy wykryć 1% dodatkowego światła, które otrzymujemy z powodu obecności Ziemi. To dodatkowe światło jest określane jako „nadmiar w podczerwieni”, co jest metodą, którą proponujemy w artykule do wykrywania egzoplanet białych karłów.

Korzystając z tej metody, naukowcy odkryli, że JWST jest w stanie wykryć nadmiar w podczerwieni egzoplanet gigantycznych zimnych gazów krążących wokół białych karłów w odległości 15 parseków od Ziemi, wraz z umiarkowanymi lub gorącymi egzoplanetami ziemskimi, które obejmują zarówno analogi Ziemi, jak i Merkurego, w odległości 10 parseków z Ziemi. Badanie omawia również, w jaki sposób obserwacje spektroskopowe z wykorzystaniem MIRI mogą być wykorzystane do poszukiwania biosygnatur na światach ziemskich w strefach zamieszkałych białych karłów. Chociaż te odkrycia są niezwykłe, czy JWST można wykorzystać do potencjalnego obserwowania biosygnatur na planetach wokół gwiazd innych niż białe karły?

Spektroskopia tranzytowa, która jest metodą charakteryzowania atmosfer egzoplanet, to kolejna metoda, którą zaproponowano do poszukiwania biosygnatur za pomocą JWST.wyjaśnia Limbach.

Inne artykuły naukowe badały użycie tej techniki w przypadku białych karłów i gwiazd karłów typu M (które są mniej masywne niż Słońce, ale wciąż łączą wodór). Korzystając ze spektroskopii tranzytowej JWST, wykrycie biosygnatur na planetach Trappist-1, najkorzystniejszym dla tych obserwacji karłem M, zajęłoby setki godzin. Dla porównania, wykrycie biosygnatur na analogu Ziemi krążącym wokół białego karła w odległości 5 parseków zajęłoby około 25 godzin przy użyciu proponowanej metody nadmiaru podczerwieni. Jest jednak jeden haczyk: wiemy o egzoplanetach Trappist-1, ale nie wykryliśmy żadnych egzoplanet lądowych wokół białych karłów.

Układ Trappist-1 to układ gwiezdny znajdujący się 12 parseków (39 lat świetlnych) od Ziemi, z co najmniej siedmioma planetami wielkości Ziemi krążących wokół gwiazdy, która jest 12 razy mniej masywna niż nasze Słońce. siedem planet dzieli tę samą gęstość, co wskazuje, że mogą to być światy skaliste. Więc jaka jest przyszłość dla prób znalezienia życia poza Ziemią?

NASA ma plany zbudowania teleskopu zdolnego do obrazowania nadających się do zamieszkania egzoplanet wokół gwiazd podobnych do Słońca, ale nie ma planowanych nadchodzących obserwatoriów kosmicznych w podczerwieni o czułości porównywalnej do JWST.powiedział Limbach.

 Tak więc obserwacje instrumentem JWST/MIRI mogą być naszą jedyną szansą na poszukiwanie życia wokół pobliskich białych karłów. Jeśli w tym niejasnym miejscu istnieje obfitość życia, prawdopodobnie wykryjemy biosygnatury na tych światach za pomocą JWST w niedalekiej przyszłości, na długo zanim będziemy mieli obserwatoria zdolne do charakteryzowania analogów Ziemi krążących wokół gwiazd podobnych do Słońca.