3311
TRAPPIST-1: jak často se život vyskytuje jinde? Maxwell Moe
[ Ezoterika ] 2022-10-26
Jsme na prahu nové epochy v hledání života mimo Zemi. Hvězdy podobné Slunci představují pouhých 15 % všech hvězd v Mléčné dráze, a téměř polovina z nich má dvojhvězdné společníky, kteří potlačili vznik planet. Pátrání po analogiích Země kolem jednotlivých hvězd slunečního typu tedy pokrývá téměř zanedbatelný zlomek všech výsledků v přírodě.
Hledání planetárních systémů nepodobných naší sluneční soustavě
ʺJak často se život vyskytuje jinde?ʺ ptaly se výzkumné týmy z univerzity v Cambridge a univerzity v belgickém Liege. Tato jednoduchá změna slov znamená, že bychom měli zkoumat i planetární systémy nepodobné naší sluneční soustavě. Bylo by zklamáním a překvapením, kdyby Země byla jediným vzorem obyvatelnosti ve vesmíru.
To, že jsou planety tak podobné Zemi, je dobrou předzvěstí pro hledání života jinde.
ʺBez ohledu na to, co zjistíme studiem planet obíhajících kolem ultrachladných trpaslíků, nemůžeme prohrát. Můžeme se pouze poučit,ʺ uvedli vědci. ʺPokud se nám podaří identifikovat přítomnost života na planetě podobné těm v systému TRAPPIST-1, můžeme začít měřit, jak často se biologie ve vesmíru objevuje. První stopy mimozemské biologie bychom mohli mít už za deset let!ʺ
V březnu 2017 tým oznámil, že kolem blízké hvězdy nazvané TRAPPIST-1 obíhá sedm planet, které jsou svou velikostí a hmotností podobné Zemi. Hvězda TRAPPIST-1 je velmi chladný červený trpaslík typu M, který ve svém jádře sotva dokáže spalovat vodík; má 9 % hmotnosti, 12 % poloměru a pouze 0,06 % svítivosti našeho žlutého Slunce. Sedm planet obíhá kolem hvězdy TRAPPIST-1 s velmi krátkou periodou, která se pohybuje v rozmezí 1,5 - 18,8 dne. Nicméně vzhledem k tomu, že TRAPPIST-1 je tak chladný a slabý, je všech sedm planet obíhajících kolem TRAPPIST-1 mírných, což znamená, že za vhodných atmosférických a geologických podmínek by se na nich mohla udržet kapalná voda. Tři z těchto planet vykazují zvláštní potenciál pro obydlení, protože od své hvězdy přijímají přibližně tolik energie, kolik Země přijímá od Slunce.
ʺTo, že jsou planety tak podobné Zemi, je dobrým znamením pro hledání života jinde,ʺ říká astronom Amaury Triaud z Birminghamské univerzity.
Zaměření na ultrachladné trpasličí systémy
Jakmile přenastavíme cíl na měření celkové frekvence biologie, stanou se ultrachladní trpaslíci zřejmým cílem. Polovina hvězd v Mléčné dráze má hmotnost menší než čtvrtina hmotnosti Slunce. Předběžné výsledky naznačují, že kamenné světy běžně obíhají kolem hvězd s nízkou hmotností, včetně ultrachladných trpasličích systémů, možná více než na oběžných drahách kolem hvězd podobných Slunci. Ultrachladní trpaslíci také otevírají mnohem snazší cestu k detekci a studiu mírných planet podobných Zemi.
Vědecké výhody ultrachladných trpaslíků vyplývají z jejich hvězdných vlastností, ze způsobu identifikace exoplanet a z toho, jak očekáváme, že budeme zkoumat jejich atmosféry. Planety TRAPPIST-1 byly objeveny při přechodu před svou hvězdou, což jsou události známé jako tranzity. Při přechodu planeta vrhá stín, jehož hloubka nám říká, jak velkou část povrchu hvězdy planeta zakrývá; čím větší planeta, tím hlubší stín. Vzhledem k tomu, že ultrachladní trpaslíci jsou tak malí, je tranzit planety velikosti Země před hvězdou TRAPPIST-1 přibližně 80krát výraznější než ekvivalentní tranzit před mnohem větší hvězdou podobnou Slunci.
Během tranzitu mění veškeré plyny v atmosféře planety vzhled procházejícího hvězdného světla. V okolí ultrachladných trpaslíků je atmosférický podpis zesílen přibližně 80krát. Složení atmosféry planet TRAPPIST-1 bude možné zjistit pomocí současných i připravovaných zařízení, jako je například vesmírný dalekohled Jamese Webba, na rozdíl od desetiletí trvajícího technologického vývoje, který je nutný ke studiu atmosféry analogické Země.
Získání spolehlivého atmosférického signálu
Získání spolehlivého atmosférického signálu vyžaduje pozorování desítek tranzitů. I zde mají systémy, jako je TRAPPIST-1, obrovské výhody. V okolí malých ultrachladných trpaslíků dochází k tranzitům planet mírného pásma jednou za několik dní až týdnů, místo jednou za rok u planety podobné Zemi.
Známky biologicky produkovaných plynů
Astronomové, jak píší autoři, již začali zkoumat složení obřích planet kolem jiných hvězd a zjistili molekuly, jako je voda, oxid uhelnatý, metan a kyanovodík. S objevem systému TRAPPIST-1 můžeme toto zkoumání rozšířit i na planety velikosti Země. Jejich první snahou bude charakterizovat obsah skleníkových plynů v atmosféře a posoudit, zda jsou na povrchu příznivé podmínky pro výskyt kapalné vody. Poté budeme hledat známky biologicky produkovaných plynů, analogicky ke způsobům, kterými živé organismy změnily složení zemské atmosféry.
Ultrachladné trpasličí hvězdy jsou tak běžné, že v naší blízkosti může být mnoho dalších podobných systémů.
Tvrzení o objevu života bude těžké. Nemůžeme se spoléhat na detekci jediného plynu, ale budeme jich muset detekovat několik a budeme muset změřit jejich relativní množství. Kromě toho si budeme muset dávat velký pozor na falešně pozitivní výsledky. Například opakované hvězdné erupce by mohly v atmosféře vytvořit kyslík, aniž by v ní byl přítomen život.
Odstranění falešně pozitivních výsledků
Bohatost systému TRAPPIST-1 je důležitým přínosem, protože můžeme porovnávat jeho planety mezi sebou. Všech sedm planet vzniklo ze stejného chemického složení mlhoviny; mají podobnou historii přijímání vzplanutí a dopadů meteoritů. Vyloučit falešně pozitivní planety zde bude mnohem snazší než v planetárních systémech obsahujících pouze jeden nebo dva mírné světy potenciálně podobné Zemi.
Ještě důležitější je, že TRAPPIST-1 není ojedinělým objevem. Ultrachladné trpasličí hvězdy jsou natolik běžné, že by se v naší blízkosti v galaxii mohlo nacházet mnoho dalších podobných systémů. Zařízení TRAPPIST (Transiting Planets and Planetesimals Small Telescopes), které použili k nalezení planet TRAPPIST-1, bylo pouze prototypem ambicióznějšího průzkumu planet nazvaného SPECULOOS (Search for habitable Planets Eclipsing Ultra-Cool Stars).
Očekáváme, že kolem trpasličích hvězd najdeme mnohem více kamenných planet velikosti Země, poznamenal tým. S tímto vzorkem v ruce budou zkoumat mnoho klimatických podmínek takových světů. Sluneční soustava obsahuje dvě: Venuše a Země. Kolik různých typů prostředí objevíme?
Pomocí systému SPECULOOS se tým začne zabývat mnoha námitkami, které vědci vznášejí ohledně obyvatelnosti planet kolem ultrachladných trpaslíků. Jedním z argumentů je, že takové planety budou slapově uzamčené, což znamená, že mají stálou denní a noční stranu. Planety obíhající v těsné blízkosti kolem malých hvězd by si mohly vzájemně vybuzovat dráhy, což by vedlo k velkým nestabilitám. Velmi chladné trpasličí hvězdy často vzplanou a vyzařují ultrafialové a rentgenové záření, které by mohlo vypařit oceány planety do vesmíru.
TRAPPIST-1 jistě zůstane NEJLEPŠÍM cílem JWST pro studium potenciálně obyvatelných planet velikosti Země, a to zdaleka.
Poslední slovo - ʺTRAPPIST-1 je nejlepším cílem vesmírného dalekohledu Jamese Webbaʺ
Astronom Michael Gillon z Univerzity v Liège v e-mailu spoluautorovi The Daly Galaxy napsal: ʺTRAPPIST-1 zůstává jediným známým planetárním systémem kolem ultrachladné trpasličí hvězdy (UCDS). TESS našel několik systémů skalnatých planet kolem trpaslíků M s velmi nízkou hmotností, ale stále příliš velkých a horkých na to, aby spadaly do kategorie UCDS. To se dalo očekávat: Dalekohledy TESS jsou příliš malé na to, aby mohly efektivně zkoumat blízké UCDS a hledat v nich kamenné planety. Takový průzkum je cílem našeho pozemního tranzitního vyhledávání SPECULOOS, které je v provozu od roku 2019. Právě přinesl svůj první objev, systém obsahující nejméně 2 planety o něco větší než Země kolem UCD o něco hmotnější a větší než TRAPPIST-1 (Delrez et al, in prep.). Jedna z těchto planet se nachází v obyvatelné zóně hvězdy. TRAPPIST-1 je však mnohem zajímavější z hlediska detailní charakteristiky. Ve skutečnosti z důvodů popsaných v tomto článku TRAPPIST-1 zcela jistě zůstane NEJLEPŠÍM cílem JWST pro studium potenciálně obyvatelných planet velikosti Země, a to zdaleka.
ʺZ úspěšného startu JWST jsme samozřejmě nadšeni!ʺ, pokračoval Gillon ve svém e-mailu. ʺÚspěšně začalo i rozmísťování dalekohledu, který je zatím na cestě na svou konečnou oběžnou dráhu. Plně funkční by měl být v dubnu nebo květnu. Pro první cyklus JWST (do poloviny roku 2023) bylo na pozorování TRAPPIST-1 vyčleněno přibližně 200 hodin času teleskopu. První data k analýze bychom měli mít k dispozici v druhé polovině roku 2022. Těšíme se, že je budeme moci analyzovat a využít k hledání stop po atmosférách kolem sedmi planet.
ʺStále se domníváme, že je možné pomocí JWST objevit chemické stopy biologické aktivity na některých planetách TRAPPIST-1,ʺ uzavírá Gillon. ʺAle postupně. Nejprve musíme zjistit, zda si tyto planety dokázaly udržet významnou atmosféru, nebo ne. To bychom se měli dozvědět během prvních dvou let provozu JWST, tedy do roku 2024. Pokud takové atmosféry objevíme, pak uděláme vše pro to, abychom zintenzivnili pozorování TRAPPIST-1 pomocí JWST, určili chemické složení těchto atmosfér a případně zjistili silnou chemickou nerovnováhu biologického původu. Uvidíme! V každém případě nás v příštích letech čeká nesmírně vzrušující období!ʺ
ʺSkalní planety tranzitující přes ultrachladné trpaslíky jsou naší nejrychlejší cestou k prozkoumání a pochopení cizího klimatu a iniciují pátrání po důkazech biologické aktivity mimo Sluneční soustavu,ʺ řekl Amaury Triaud pro The Daily Galaxy. ʺ ʺMohou také představovat největší populaci kamenných planet ve vesmíru. Systém TRAPPIST-1 byl prvním a zatím zůstává jediným takovým ultrachladným trpasličím systémem, který je k dispozici pro výzkum Webbovým teleskopem. Existuje však podezření na mnoho dalších a našich šest dalekohledů SPECULOOS usilovně pracuje na objevení nových tranzitujících ultrachladných trpasličích systémů, na které by se Webb mohl zaměřit.ʺ
Zdroj:
https://tinyurl.com/545paw3m
Zpět
