În februarie 2017, oamenii de știință NASA au anunțat existența a șapte planete terestre (adică stâncoase) în cadrul sistemului stelelor TRAPPIST-1. Din acel moment, sistemul a fost punctul central al unei cercetări intense pentru a determina dacă oricare dintre aceste planete ar putea fi sau nu locuibile. În același timp, astronomii se întreabă dacă toate planetele sistemului sunt contabilizate.
De exemplu, acest sistem ar putea avea giganți de gaze care se lăsau în lățimea sa exterioară, așa cum fac multe alte sisteme cu planete stâncoase (de exemplu, ale noastre)? Aceasta a fost întrebarea pe care o echipă de oameni de știință, condusă de cercetători de la Institutul de Știință Carnegie, a căutat să o abordeze într-un studiu recent. Conform descoperirilor lor, TRAPPIST-1 poate fi orbitat de giganți de gaze la o distanță mult mai mare decât cele șapte planete stâncoase.
Studiul, intitulat „Constrângeri astrometrice asupra maselor planetelor gigantice cu gaz pe perioadă lungă în sistemul planetar TRAPPIST-1”, a apărut recent în The Astronomical Journal. După cum indică în studiul lor, echipa s-a bazat pe observațiile de urmărire ale TRAPPIST-1 pe o perioadă de cinci ani (din 2011 până în 2016) folosind telescopul du Pont de la Observatorul Las Campanas din Chile.
Folosind aceste observații, ei au căutat să stabilească dacă TRAPPIST-1 ar putea avea giganți de gaz nedeselectați anterior orbitând în limitele exterioare ale sistemului. Așa cum a explicat dr. Alan Boss - un om de știință astrofizicist și planetar cu Departamentul de magnetism al Terestrei Institutul Carnegie și autorul principal al lucrării - într-o declarație de presă Carnegie:
„O serie de alte sisteme stelare care includ planete de dimensiuni terestre și super-Pământuri sunt, de asemenea, acasă la cel puțin un gigant pe gaz. Așadar, întrebarea dacă aceste șapte planete au frați giganti cu gaze cu orbite pe o perioadă mai lungă este o întrebare importantă. "
Ani de zile, Boss a efectuat un sondaj de vânătoare exoplanetă cu coautorii studiului - Alycia J. Weinberger, Ian B. Thompson și colab. - cunoscut sub numele de Căutarea Planetei Astrometrice Carnegie. Acest sondaj se bazează pe Carnegie Astrometric Planet Search Camera (CAPSCam), un instrument al telecopului du Pont care caută planete extrasolare folosind metoda astrometrică.
Această metodă indirectă de vânătoare a exoplanetelor determină prezența planetelor în jurul unei stele, măsurând ondulația acestei stele gazdă în jurul centrului de masă al sistemului (de asemenea, barycenterul său). Folosind CAPSCam, Boss și colegii săi s-au bazat pe mai mulți ani de observații ale TRAPPIST-1 pentru a determina limitele de masă superioară pentru eventualii giganți de gaz care orbitează în sistem.
Din aceasta, au ajuns la concluzia că planetele care au fost de până la 4,6 mase de jupiter ar putea orbita steaua cu o perioadă de un an. În plus, au descoperit că planetele de până la 1,6 mase de Jupiter ar putea orbita steaua cu perioade de 5 ani. Cu alte cuvinte, este posibil ca TRAPPIST-1 să aibă niște giganți de gaze pe o perioadă lungă de timp, care să orbiteze atingerile sale exterioare, în același mod în care există giganți de gaz de lungă durată, dincolo de orbita lui Marte, în Sistemul Solar.
Dacă este adevărat, existența acestor planete uriașe ar putea rezolva o dezbatere continuă cu privire la formarea gigantilor de gaze ai sistemului solar. Conform celei mai acceptate teorii despre formarea Sistemului Solar (adică Ipoteza Nebulară), Soarele și planetele s-au născut dintr-o nebuloasă de gaz și praf. După ce acest nor a cunoscut o colaps gravitațional la centru, formând Soarele, praful și gazul rămas s-au aplatizat într-un disc care îl înconjoară.
Pământul și celelalte planete terestre (Mercur, Venus și Marte) toate s-au format mai aproape de Soare din acreția mineralelor și metalelor silicate. În ceea ce privește gigantii gazului, există câteva teorii concurente despre modul în care s-au format. Într-un scenariu, cunoscut sub numele de Core Accretion teoria, gigantii gazului au început, de asemenea, să se acumuleze din materiale solide (formând un miez solid) care au devenit suficient de mari pentru a atrage un înveliș de gaz înconjurător.
O explicație concurentă - cunoscută sub numele de teoria instabilității discului - susține că s-au format atunci când discul de gaz și praf a preluat o formație de braț spiral (similar cu o galaxie). Aceste brațe au început apoi să crească în masă și densitate, formând aglomerații care s-au amestecat rapid pentru a forma giganți de gaz pentru bebeluși. Folosind modele de calcul, Boss și colegii săi au considerat ambele teorii pentru a vedea dacă gigantii de gaz s-ar putea forma în jurul unei stele cu masă scăzută, cum ar fi TRAPPIST-1.
Deși Acreția de bază nu a fost probabilă, teoria Instabilității Discului a indicat că gigantii de gaz se pot forma în jurul TRAPPIST-1 și alte stele pitice roșii de masă scăzută. Ca atare, acest studiu oferă un cadru teoretic pentru existența giganților de gaz în sistemele cu stele pitice roșii despre care se știe deja că au planete stâncoase. Aceasta este, cu siguranță, o veste încurajatoare pentru vânătorii de exoplanete, având în vedere că ritmul planetelor stâncoase au fost găsite orbitând pitici roșii din târziu.
În afară de TRAPPIST-1, acestea includ cel mai apropiat exoplanet la Sistemul Solar (Proxima b), precum și LHS 1140b, Gliese 581g, Gliese 625b și Gliese 682c. Dar, după cum a menționat și Boss, această cercetare este încă la început și este nevoie de mult mai multe cercetări și discuții înainte de a putea spune ceva în mod concludent. Din fericire, studii precum acesta ajută la deschiderea către ușile unor astfel de studii și discuții.
„Planetele gigant gasite gasite pe orbitele de lunga perioada in jurul TRAPPIST-1 ar putea contesta teoria corelarii, dar nu neaparat teoria instabilitatii discului”, a spus Boss. „Există mult spațiu pentru investigații suplimentare între orbitele pe o perioadă mai lungă, pe care le-am studiat aici și orbitele foarte scurte ale celor șapte planete TRAPPIST-1 cunoscute.”
Boss și echipa sa afirmă, de asemenea, că observațiile continue cu CAPSCam și perfecționări suplimentare în conducta sa de analiză a datelor vor detecta planetele pe termen lung sau vor pune o restricție și mai strânsă asupra limitelor lor de masă superioară. Și, bineînțeles, desfășurarea de telescoape cu infraroșu de generație viitoare, precum telescopul spațial James Webb, va ajuta la vânarea gigantilor de gaze din jurul stelelor pitice roșii.
