7 planet podobnych rozmiarem do Ziemi w jednym układzie - na trzech mogłoby powstać życie

W odległości 39 lat świetlnych od Ziemi znajduje się gwiazda o nazwie TRAPPIST-1. Gwiazda to nawet może zbyt dumnie powiedziane, bo jest to niezwykle chłodny, jak na tego typu ciało niebieskie, czerwony karzeł o rozmiarach tylko nieznacznie większych od Jowisza. Teoretycznie nic zaskakującego, ale pomyślcie, na jego orbicie znajduje się aż 7 planet bardzo zbliżonych rozmiarem do Ziemi.

Artystyczna wizja powierzchni jednej z planet - taki układ, jeśli naprawdę istnieje, zagwarantowałby niesamowite doznania wizualne 

Gwiazda TRAPPIST-1 została wybrana do projektu o nazwie TRAnsiting Planets and PlanetesImals Small Telescope (w skrócie TRAPPIST), który poszukuje niewielkich planet i planetopodobnych ciał poza Układem Słonecznym. Wykorzystuje w tym celu zjawisko tranzytu, czyli obniżenia jasności macierzystej gwiazdy przez mikrozaćmienia wywoływane przez przesuwające się przed tą gwiazdą planety. Spadek jasności jest bardzo mały, ale za sprawą postępu w technologiach sensorów i oprogramowaniu w ostatnich 30-latach, dziś łatwy do wykrycia.

Na trzech się nie skończyło

Już wiosną 2016 roku wiadome było, że wokół tej gwiazdy - dla podkreślenia, świecącej 2000 razy słabiej niż Słońce - znajdują się co najmniej 3 planety typu ziemskiego.

Zespół astronomów, który prowadzi Michaël Gillon z belgijskiego uniwersytetu w Liege, badał jednak układ dalej z pomocą NASA oraz jej teleskopu Spitzer. I słusznie, bo jak dziś się okazuje planet jest nie 3, ale aż 7. I wszystkie z nich są podobne rozmiarami do Ziemi.

Przykładowa krzywa blasku (pokazująca zmienność jasności gwiazdy TRAPPIST-1 w czasie) z wyjaśnieniem, za które mikrozaćmienie odpowiada dana planeta

Trzy z nich, oznaczone jako TRAPPIST-1e, f oraz g, znajdują się na pewno w strefie umożliwiającej samorzutne podtrzymanie życia, ale w teorii możliwe jest występowanie wody na każdej z siedmiu. Poniższa ilustracja na przykładzie wody podkreśla różnice w temperaturach panujących na odkrytych planetach.

System o średnicy 18 milionów kilometrów

Analogia do Jowisza jest tu nie bez powodu. Gwiazda, która ma tylko 8% masy Słońca, jest bardzo chłodna. Jej rozmiary, choć już nie masa, są podobne do rozmiarów Jowisza. By obiegające ją planety zostały skutecznie ogrzane, muszą się znajdować na bardzo ciasnych orbitach - w odległościach od ciała macierzystego nieco większych niż odległości księżyców Galileuszowych. Najbliższa z planet znajduje się mniej w takiej odległości jak Callisto od Jowisza, pozostałe dalej.

Porównani rozmiaru odkrytego układu i orbit planet typu ziemskiego w Układzie Słonecznym

Dlatego układ TRAPPIST-1 jest bardzo zwarty i w porównaniu nawet z orbitą Merkurego jest mikroskopijny. Najdalsza z planet obiega gwiazdę w odległości niespełna 9 milionów kilometrów. Merkury obiega Słońce w odległości ponad 6 razy większej.

Poniższa ilustracja pokazuje najważniejsze parametry każdej z planet i ich porównanie do czterech najbliższych planet w Układzie Słonecznym - odległość od swojego słońca, spodziewane rozmiary, masę oraz okres orbitalny. Najbliższa z planet TRAPPIST-1b obiega gwiazdę w 1,5 dnia. Najdalsza potrzebuje niecałych trzech tygodni - to jednak jeszcze niedoprecyzowana informacja.

Prawdopodobnie 6 wewnętrznych planet ma budowę skalistą. Co do najodleglejszej TRAPPIST-1h nie ma pewności. Najlżejsza z planet ma 41% masy Ziemi, a największa jest o prawie 40% cięższa.

To nie jest zaskoczenie - choć TRAPPIST-1 i tak przekroczył najśmielsze marzenia

Choć sama informacja wydaje się zaskoczeniem, szczególnie że NASA bardzo nagłośniła środową konferencję związaną z oficjalnym ogłoszeniem odkrycia, to astronomowie już od dawna postulowali istnienie takich układów. A także to, że właśnie takie miejsca mogą być bardzo dobrym miejscem do poszukiwania śladów życia poza Układem Słonecznym. Celowo nie mówię pozaziemskiego, bo co do jałowości Układu Słonecznego poza Ziemią nie mamy pewności.

Projekt TRAPPIST posiłkuje się obserwacjami za pomocą teleskopu TRAPPIST-South w LaSilla w Chile, teleskopów VLT jak i innych teleskopów na świecie (Maroko, wyspy Kanaryjskie) oraz orbitalnego teleskopu NASA Spitzer. Połączenie danych z tych wszystkich teleskopów pozwoliło opracować tak dokładny model, który wyjaśnia zmiany obserwowanej jasności karła.

Warto zwrócić uwagę, że obecna konfiguracja nie jest taką w jakiej powstały planety. Początkowo znajdowały się one znacznie dalej, ale potem migrowały do wnętrza układu synchronizując swój ruch orbitalny z okresem obrotowym.

Teraz pora na jeszcze potężniejsze teleskopy, takie jak Gigantyczny Teleskop Magellana, by spróbować poszukać śladów związków mogących mieć związek z życiem organicznym - tlenu, metanu. Na ich uruchomienie poczekamy jeszcze kilka lat, na razie badania prowadzi teleskop Hubble. W międzyczasie TRAPPIST może dostarczyć jeszcze ciekawszych danych. Jego baza celów obserwacyjnych liczy 600 pozycji, budowane są cztery nowe teleskopy o średnicy 1 metra.

Ten niewielki 60-centymetrowy teleskop TRAPPIST-South kontrolowany jest zdalnie z Europy

Skąd takie duże zainteresowanie?

Planety pozasłoneczne odkrywamy dzis już hurtowo (mamy około 4700 kandydatek) więc kolejne 7 nie powinno robić różnicy. A jednak są to wyjątkowe planety. Podobne do Ziemi, znajdują się w jednym układzie planetarnym, do tego wyjątkowym pod względem rozmiarów. Potwierdzającym, że różnorodność we Wszechświecie nie ma ograniczeń, a ograniczanie poszukiwań do gwiazd podobnych do Słońca nie musi być najlepszą strategią. 

Niewielka jak na skalę kosmiczną odległość 39 lat świetlnych (miłośnikom SF spodoba się określenie, że to 12 parseków) pozwoli je bardzo dokładnie przebadać i wzbogacić naszą wiedzę o ewolucji układów planetarnych. Odkrywcy sugerują, że mechanizm kształtowania się tych planet mógł być podobny jak w przypadku czterech największych księżyców Jowisza.

Czasu na obserwacje jest bardzo dużo, bo czerwone karły to gwiazdy, które będą spalały wodór w swoim wnętrzu na długo po tym, jak Słońce zakończy swój żywot jako zwykła gwiazda. Natomiast do kwestii istnienia tam życia, choć podchwytywanej przez wszystkich, należy podchodzić na spokojnie, z dystansem. Choćby dlatego, że prawdopodobnie każda z planet ma jedną stronę zawsze oświetloną, a drugą zawsze pogrążoną w mroku. Trudno przewidzieć jak wyglądałaby w takich warunkach ewolucja.

Źródło: NASA