TRAPPIST-1d

TRAPPIST-1d

TRAPPIST-1d , označovaný také jako 2MASS J23062928-0502285 d , je malá exoplaneta (asi 30 % hmotnosti Země), která obíhá na vnitřním okraji obyvatelné zóny ultrachladné trpasličí hvězdy TRAPPIST -1 přibližně 40 světelných- let (12,1 parseků nebo téměř3,7336 × 10 14 km ) od Země v souhvězdí Vodnáře . Exoplaneta byla nalezena pomocí tranzitní metody , při které se měří efekt stmívání, který planeta způsobuje, když se kříží před svou hvězdou. První známky planety byly oznámeny v roce 2016, ale až v následujících letech byly získány další informace týkající se pravděpodobné povahy planety. TRAPPIST-1d je nejméně hmotná planeta systému a pravděpodobně má kompaktní atmosféru chudou na vodík podobnou Venuši, Zemi nebo Marsu. Dostává jen o 4,3 % více slunečního světla než Země, takže se nachází na vnitřním okraji obyvatelné zóny. Má asi < 5 % své hmoty jako těkavá vrstva, která se může skládat z atmosféry, oceánů a/nebo ledových vrstev. Nedávné studie Washingtonské univerzity dospěly k závěru, že TRAPPIST-1d by mohla být exoplaneta podobná Venuši s neobyvatelnou atmosférou. Planeta je kandidátem na planetu oční bulvy.

Fyzikální vlastnosti

Poloměr, hmotnost a teplota

TRAPPIST-1d byl detekován pomocí tranzitní metody, což vědcům umožnilo přesně určit jeho poloměr. Planeta je asi 0,784 R Země s malou odchylkou asi 147 km. Variace načasování tranzitu a složité počítačové simulace pomohly přesně určit hmotnost planety, což vedlo k tomu, že vědci byli schopni vypočítat její hustotu, povrchovou gravitaci a složení. TRAPPIST-1d je pouhých 0,297 M Země , což z ní činí jednu z nejméně hmotných exoplanet, které byly dosud nalezeny. Má 61,6% hustotu Země (3,39 g/ cm3) a těsně pod polovinou gravitace. Jeho hmotnost, hustota i povrchová gravitace jsou nejnižší v celém systému TRAPPIST-1. Hustota TRAPPIST-1d navíc ukazuje na převážně skalnaté složení, přičemž asi ≤5 % jeho hmoty je ve formě těkavé vrstvy. Těkavá vrstva TRAPPIST-1d se může skládat z vrstev atmosféry, oceánu a/nebo ledu. TRAPPIST-1d má rovnovážnou teplotu 282,1 K (9,0 °C; 48,1 °F), za předpokladu albeda 0. Pro albedo podobné Zemi 0,3 je rovnovážná teplota planety kolem 258 K ( -15 °C; 5 °F), velmi podobný Zemi při 255 K (-18 °C; -1 °F).

Orbit

TRAPPIST-1d je planeta těsně po oběžné dráze, přičemž jeden úplný oběh trvá jen 4,05 dne (asi 97 hodin). Obíhá ve vzdálenosti pouhých 0,02228 AU od hostitelské hvězdy, což je asi 2,2 % vzdálenosti mezi Zemí a Sluncem . Pro srovnání Merkur, nejvnitřnější planetě naší Sluneční soustavy, trvá oběh ve vzdálenosti asi 0,38 AU 88 dní. Velikost TRAPPIST-1 a blízká oběžná dráha TRAPPIST-1d kolem ní znamená, že hvězda při pohledu z planety vypadá ze Země 5,5krát větší než Slunce. Zatímco planeta ve vzdálenosti TRAPPIST-1d od našeho Slunce by byla spáleným světem, nízká svítivost TRAPPIST-1 znamená, že planeta dostává pouze 1,043násobek slunečního světla, které přijímá Země, což ji umisťuje do vnitřní části konzervativní obyvatelné zóny.

Hostitelská hvězda

Hlavní článek: TRAPPIST-1

Planeta obíhá kolem ultrachladné trpasličí hvězdy ( typu M ) s názvem TRAPPIST-1 . Hvězda má hmotnost 0,089 M (v blízkosti hranice mezi hnědými trpaslíky a hvězdami slučujícími vodík ) a poloměr 0,121 R . Má teplotu 2 516 K (2 243 ° C; 4 069 ° F) a je stará 3 až 8 miliard let. Pro srovnání, Slunce je staré 4,6 miliardy let a má teplotu 5778 K (5504,85 °C, 9940,73 °F). Hvězda je bohatá na kovy, s metalicitou ([Fe/H]) 0,04 nebo 109 % slunečního množství. To je zvláště zvláštní, protože u takovýchto málo hmotných hvězd poblíž hranice mezi hnědými trpaslíky a hvězdami slučujícími se s vodíkem by se dalo očekávat, že budou mít podstatně méně kovů než Slunce. Jeho svítivost ( L ) je 0,05 % svítivosti Slunce.

Hvězdy jako TRAPPIST-1 mají schopnost žít až 4-5 bilionů let, 400-500krát déle, než bude žít Slunce (Slunku zbývá už jen asi 8 miliard let života, o něco více než polovina jeho životnosti). Kvůli této schopnosti žít po dlouhou dobu je pravděpodobné, že TRAPPIST-1 bude jednou z posledních zbývajících hvězd, když bude vesmír mnohem starší než nyní, kdy bude plyn potřebný k vytvoření nových hvězd. vyčerpání a zbývající začnou umírat.

Zdánlivá magnituda hvězdy neboli to, jak jasná se jeví z pohledu Země, je 18,8. Proto je příliš slabý na to, aby byl vidět pouhým okem (limit pro to je 5,5).

Hvězda není jen velmi malá a vzdálená, ale také vyzařuje poměrně málo viditelného světla, které svítí hlavně v neviditelném infračerveném světle. Dokonce i z těsné blízkosti TRAPPIST-1d, asi 50krát blíže než je Země od Slunce, planeta přijímá méně než 1 % viditelného světla, které Země vidí od našeho Slunce. To by pravděpodobně způsobilo, že dny na TRAPPIST-1d nebudou nikdy jasnější než soumrak na Zemi. Stále to však znamená, že TRAPPIST-1 by mohl snadno zářit alespoň 3000krát jasněji na obloze TRAPPIST-1d než Měsíc v úplňku na noční obloze Země.

Obyvatelnost

Viz také: Obyvatelnost systémů červených trpaslíků

Modely a tak i vědci se dělí na to, zda jejich konvergentní řešení z dat pro TRAPPIST-1d indikují obyvatelnost podobnou Zemi nebo silný skleníkový efekt .

V některých ohledech je tato exoplaneta jednou z nejvíce podobných Zemi. Mnohem menší než Země, která může poškodit její magnetosféru, povrchově přijímá jen více než záření naší planety. Nemá atmosféru na bázi vodíku nebo helia, díky čemuž jsou největší planety neobyvatelné. Planeta může mít také kapalnou a atmosférickou vodu, až mnohonásobně více než Země. Hustá atmosféra, pravděpodobně uzamčená, by mohla stačit k přenosu tepla na mnohem chladnější temnou stranu.

Většina modelů z Washingtonské univerzity pro TRAPPIST-1d silně konverguje k planetě podobné Venuši s neobyvatelnou atmosférou. Nachází se ve vnitřní části očekávané obyvatelné zóny její mateřské hvězdy (kde by se při dosti malých změnách od zemské magnetosféry, historie bombardování, hvězdné/planetární historie a plynů nacházela na povrchu kapalná voda). Pokročilé, trojrozměrné modelování konverguje k nekontrolovanému skleníkovému efektu ; některá řešení mají trochu vody přežívající po rané horké fázi v historii planety.

TRAPPIST-1d může tomuto zahřívání odolat, zejména pokud má albedo podobné Zemi ≥0,3, podle jiných analýz. Stejní výzkumníci poukazují na to, že taková blízkost hostitelské hvězdy má tendenci zvyšovat geotermální aktivitu a přílivově ohřívat dno všech moří.

Objev

Tým astronomů vedený Michaëlem Gillonem z Institut d'Astrophysique et Géophysique na Univerzitě v Liège v Belgii použil dalekohled TRAPPIST (Transiting Planets and Planetesimals Small Telescope) na observatoři La Silla v poušti Atacama v Chile . k pozorování TRAPPIST-1 a hledání planet na oběžné dráze. Využitím tranzitní fotometrie objevili tři planety velikosti Země obíhající kolem trpasličí hvězdy; dva nejvnitřnější jsou slapově uzamčeny ke své hostitelské hvězdě, zatímco nejvzdálenější se zdá, že leží buď v obyvatelné zóně systému, nebo těsně mimo ni. Tým prováděl svá pozorování od září do prosince 2015 a svá zjištění zveřejnil v květnovém vydání časopisu Nature z roku 2016.

Původní tvrzení a předpokládaná velikost planety byly revidovány, když byl v roce 2017 odhalen celý systém sedmi planet:

Umělecký dojem z planetárního systému TRAPPIST-1."Už jsme věděli, že TRAPPIST-1, malá, slabá hvězda vzdálená asi 40 světelných let, je výjimečná. V květnu 2016 tým vedený Michaëlem Gillonem z belgické univerzity v Liege oznámil, že ji těsně obíhají tři planety, které jsou pravděpodobně kamenné." : TRAPPIST-1b, c a d..."Jak tým neustále sledoval, jak hvězdu protíná stín za stínem, tři planety se již nezdály jako dostatečné k vysvětlení vzoru.""Nyní, po použití vesmírného Spitzerova teleskopu ke sledování systému téměř tři týdny v kuse, Gillon a jeho tým problém vyřešili: TRAPPIST-1 má další čtyři planety."Planety nejblíže hvězdě, TRAPPIST-1b a c, se nezměnily. Ale je tu nová třetí planeta, která přijala přezdívku d, a to, co předtím vypadalo jako d, se ukázalo být záblesky e, f a g." Je tu také planeta h, která je unášena nejdále a byla spatřena pouze jednou."