In Febbraio 2017 , un team di astronomi europei ha annunciato la scoperta di un sistema di sette pianeti in orbita attorno alla vicina stella TRAPPIST-1. A parte il fatto che tutti e sette i pianeti erano rocciosi, c'era il vantaggio di tre di loro orbitanti all'interno di TRAPPIST-1 zona abitabile . Da quel momento, sono stati condotti numerosi studi per determinare se qualcuno di questi pianeti potesse essere abitabile o meno.
In accordo con questo obiettivo, questi studi si sono concentrati sul fatto che questi pianeti abbiano o meno atmosfere, le loro composizioni e i loro interni. Uno di ultimi studi è stato condotto da due ricercatori della Columbia University's Laboratorio di mondi fantastici , che ha determinato che uno dei pianeti TRAPPIST-1 (TRAPPIST-1e) ha un grande nucleo di ferro, una scoperta che potrebbe avere implicazioni per l'abitabilità di questo pianeta.
Lo studio – intitolato “ TRAPPIST-1e ha un grande nucleo di ferro “, apparso di recente online – è stato condotto da Gabrielle Englemenn-Suissa e David Kipping, rispettivamente uno studente universitario senior e un assistente professore di astronomia alla Columbia University. Per il loro studio, Englemenn-Suissa e Kipping hanno approfittato di studi recenti che hanno posto dei vincoli sulle masse e sui raggi dei pianeti TRAPPIST-1.
Questi e altri studi hanno beneficiato del fatto che TRAPPIST-1 è un sistema di sette pianeti, il che lo rende ideale per gli studi sugli esopianeti. Come ha detto il professor Kipping a Universe Today via e-mail:
“È un meraviglioso laboratorio per la scienza esoplanetaria per tre ragioni. Innanzitutto, il sistema ha ben sette pianeti in transito. La profondità dei transiti determina la dimensione di ciascun pianeta, quindi possiamo misurarne le dimensioni in modo abbastanza preciso. In secondo luogo, i pianeti interagiscono gravitazionalmente tra loro portando a variazioni nei tempi dei transiti e questi sono stati usati per dedurre le masse di ciascun pianeta, sempre con una precisione impressionante. Terzo, la stella è molto piccola essendo una tarda M-nana, circa un ottavo delle dimensioni del Sole, e ciò significa che i transiti appaiono 8^2 = 64 volte più profondi di quanto sarebbero se la stella fosse delle dimensioni del Sole. Quindi abbiamo molte cose che lavorano a nostro favore qui'.
Insieme, Englemann-Suissa e Kipping hanno utilizzato misurazioni di massa e raggio dei pianeti TRAPPIST-1 per dedurre la frazione minima e massima del raggio centrale (CRF) di ciascun pianeta. Questo si è basato su uno studio che avevano precedentemente condotto (insieme a Jingjing Chen, un dottorando alla Columbia University e membro del Cool Worlds Lab) in cui hanno sviluppato il loro metodo per determinare il CRF di un pianeta. Come Kipping ha descritto il metodo:
“Se conosci la massa e il raggio in modo molto preciso, come il sistema TRAPPIST-1, puoi confrontarli con quelli previsti dai modelli teorici della struttura interna. Il problema è che questi modelli generalmente comprendono possibili quattro strati, un nucleo di ferro, un mantello di silicato, uno strato d'acqua e un leggero involucro volatile (la Terra ha solo i primi due, la sua atmosfera contribuisce in modo trascurabile alla massa e al raggio). Quindi quattro incognite e due grandezze misurate sono in linea di principio un problema non vincolato e irrisolvibile”.
Il concept di questo artista mostra come potrebbe apparire ciascuno dei pianeti TRAPPIST-1, in base ai dati disponibili sulle loro dimensioni, masse e distanze orbitali. Crediti: NASA/JPL-Caltech
Il loro studio ha anche preso in considerazione il lavoro precedente di altri scienziati che hanno tentato di porre vincoli alla composizione chimica del sistema TRAPPIST-1. In questi studi, gli autori hanno ipotizzato che la composizione chimica dei pianeti fosse collegata a quella della stella, che può essere misurata. Tuttavia, Englemann-Suissa e Kipping hanno adottato un approccio più 'agnostico' e hanno semplicemente considerato le condizioni al contorno del problema.
'In sostanza diciamo che, data la massa e il raggio, non ci sono modelli con nuclei più piccoli di X che possano spiegare la massa e il raggio osservati', ha detto. “Il nucleo potrebbe essere più grande di X, ma deve essere almeno X poiché nessun modello teorico potrebbe spiegarlo diversamente. Qui X corrisponderebbe quindi a quella che potremmo chiamare la frazione di raggio minimo del nucleo. Poi giochiamo la stessa partita per il limite massimo”.
Quello che hanno determinato è che la dimensione minima del nucleo di sei dei pianeti TRAPPIST-1 era essenzialmente zero. Ciò significa che le loro composizioni potrebbero essere spiegate senza necessariamente avere un nucleo di ferro - ad esempio, un mantello di puro silicato potrebbe essere tutto ciò che c'è. Ma nel caso di TRAPPIST-1e, hanno scoperto che il suo nucleo deve comprendere almeno il 50% del pianeta per raggio e al massimo il 78%.
Confrontalo con la Terra, dove il nucleo interno solido di ferro e nichel e un nucleo esterno liquido di una lega fusa di ferro-nichel comprendono il 55% del raggio del pianeta. Tra il limite superiore e inferiore del CRF di TRAPPIST-1e, hanno concluso che deve avere un nucleo denso, probabilmente paragonabile alla Terra. Questa scoperta potrebbe significare che di tutti i pianeti TRAPPIST-1, e è il più 'simile alla Terra' e probabilmente ha una magnetosfera protettiva.
Come indicato da Kipping, ciò potrebbe avere enormi implicazioni quando si tratta di cacciare esopianeti abitabili e potrebbe spingere TRAPPIST-1e in cima alla lista:
“Questo mi rende più entusiasta di TRAPPIST-1e in particolare. Quel pianeta è un po' più piccolo della Terra, si trova proprio nella zona abitabile e ora sappiamo che ha un grande nucleo di ferro come la Terra. Sappiamo anche che non possiede un leggero involucro volatile grazie ad altre misurazioni. Inoltre, TRAPPIST-1 sembra essere una stella più tranquilla di Proxima, quindi sono molto più ottimista su TRAPPIST-1e come potenziale biosfera rispetto a Proxima b in questo momento.
Questa è sicuramente una buona notizia alla luce di recenti studi che hanno indicato che Proxima b non è probabilmente abitabile. Tra la sua stella che emette potenti bagliori visibili ad occhio nudo alla probabilità che an atmosfera e acqua liquida non sopravviverebbe a lungo sulla sua superficie, l'esopianeta più vicino al nostro Sistema Solare non è attualmente considerato un buon candidato per trovare un mondo abitabile o vita extraterrestre.
Negli ultimi anni, Kipping e i suoi colleghi si sono anche dedicati e il Cool Worlds Laboratory allo studio di possibili esopianeti intorno Proxima Centauri . Usando l'Agenzia Spaziale Canadese Microvariabilità e oscillazione delle stelle (MOST), Kipping e i suoi colleghi hanno monitorato Proxima Centauri nel maggio 2014 e di nuovo nel maggio 2015 per cercare segni di pianeti in transito .
Mentre il scoperta di Proxima b è stato infine realizzato dagli astronomi dell'ESO utilizzando il Metodo della velocità radiale , questa campagna è stata significativa nell'attirare l'attenzione sulla probabilità di trovare pianeti terrestri potenzialmente abitabili attorno a stelle di tipo M (nane rosse) vicine. In futuro, Kipping e il suo team sperano anche di condurre studi su Proxima b per determinare se ha un'atmosfera e determinare quale potrebbe essere il suo CRF.
Ancora una volta, sembra che uno dei tanti pianeti rocciosi in orbita attorno a una stella nana rossa (e che è più vicino alla Terra) potrebbe essere solo un ottimo candidato per gli studi sull'abitabilità! Indagini future, che beneficeranno dell'introduzione di telescopi di nuova generazione (come il telescopio spaziale James Webb) senza dubbio rivelerà di più su questo sistema e su tutti i mondi potenzialmente abitabili che ha.
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