Baru-baru ini, kami mengomentari penemuan Proxima b, planet yang telah menjadi buah ceri di atas kue exoplanet. Dan pada 22 Februari 2017, dengan meriah, diumumkan penemuan tiga planet sekaligus di zona layak huni katai merah lain - TRAPPIST-1. Sistem ini hampir sepuluh kali lebih jauh dari Proxima Centauri, tetapi setidaknya ada dua keadaan yang membuat kami menemukan ceri kedua pada kue dalam beberapa bulan terakhir. Itu:
- ada tiga planet di zona layak huni sekaligus, ini meningkatkan kemungkinan bahwa setidaknya salah satunya cocok untuk kehidupan;
- Planet-planet ini, berbeda dengan Proxima b, bersifat sementara, yaitu, mereka melewati cakram bintang untuk pengamat duniawi, yang sangat memudahkan pengamatan atmosfer mereka.
Beberapa kata tentang sejarah sensasi. Sistem ini ditemukan pada 2015 oleh teleskop kecil Belgia, TRAPPIST. Nama - Planet Transit dan Teleskop Kecil Planetesimal Selatan - disesuaikan dengan merek bir Belgia. Teleskop ini terletak di Chili di Observatorium La Silla dari Observatorium Eropa Selatan.
Dengan bantuannya, tiga planet transit ditemukan di dekat katai merah dingin 2MASS J23062928-0502285 [1], yang menerima nama manusia kedua TRAPPIST-1 - ini adalah sistem planet pertama yang ditemukan oleh teleskop ini. Kemudian sistem itu diamati oleh teleskop VLT (Very Large Telescope) Eropa, dan akhirnya, berkat data dari teleskop antariksa inframerah Spitzer NASA, sistem itu "tidak terikat" dan menemukan bahwa ada tujuh planet. Sebenarnya, langkah terakhir adalah konferensi pers NASA pada 22 Februari.
Angka: 1. Kurva cahaya bintang TRAPPIST-1 selama sesi 20 hari teleskop luar angkasa Spitzer. Titik hijau - pengamatan dengan teleskop berbasis darat. Vertikal - luminositas bintang saat ini dalam kaitannya dengan luminositas rata-rata. Berlian menandai transit planet tertentu. Titik ejeksi ke atas kemungkinan besar adalah suar bintang. Hanya ada satu transit planet h. Periode dan radius orbitnya diperkirakan dari durasi transit tunggal (lihat Gambar 2)
Angka: 2. Kurva cahaya bintang selama transit ketujuh planet
Video promosi:
Zona layak huni mencakup planet e, f, g, meskipun sekilas planet d lebih cocok untuk intensitas pemanasan daripada g. Ini membutuhkan diskusi yang agak rumit dengan perkiraan kemungkinan efek rumah kaca, termasuk banyak ketidakpastian. Tentu saja konsep zona layak huni sangat sembarangan.
Tidak peduli bagaimana kita mendefinisikan zona layak huni, ada masalah serius dengan kesesuaian nyata untuk kehidupan masing-masing planet ini. Masalah yang sama seperti Proxima b. Mereka terkait dengan sifat katai merah.
1. Ini adalah bintang dengan aktivitas magnet yang sangat kuat. Mereka memiliki lapisan konvektif yang tebal. Berbeda dengan Matahari, di mana panas ditransfer ke luar terutama melalui difusi foton, konveksi terjadi di sana. Matahari juga memiliki konveksi, itulah sebabnya bintik-bintik, flare, prominences muncul, dan di Bumi - badai magnet dan aurora. Di sana semua fenomena ini jauh lebih intens.
2. Luminositas bintang-bintang ini di awal biografinya sangat berubah. Selama jutaan tahun pertama, mereka bersinar puluhan atau bahkan ratusan kali lebih terang dari pada kondisi mapan.
3. Zona layak huni katai merah sangat dekat dengan bintang sehingga planet-planet jatuh ke dalam penutupan pasang surut: entah mereka selalu menghadap bintang dengan satu sisi, atau hari di atasnya lebih lama dari tahun mereka (untuk sistem TRAPPIST-1, opsi pertama lebih mungkin).
Apa yang harus dilakukan, alam untuk kedua kalinya dalam waktu kurang dari satu tahun membuat kita kehilangan sistem planet yang tidak terlalu menggembirakan. Ini tidak mengherankan - mereka jauh lebih mudah ditemukan dengan metode spektrometri (tidak mungkin mendeteksi Bumi di dekat Matahari dengan cara ini), mereka lebih cenderung berubah menjadi sementara, dan transit lebih kontras, akhirnya, ada lebih banyak katai merah daripada kuning dan oranye.
Angka: 3. Transit tiga planet secara bersamaan. Kurva cahaya diambil pada 11 Desember 2015 dengan teleskop Eropa VLT
Jadi, data pada sistem TRAPPIST-1 ditemukan (kami tidak menampilkan kesalahan).
| Planet | Radius orbit | Titik | Radius planet | Intensitas pemanasan (dalam unit terestrial) |
| b | AU 0,011 | 1,51 hari | 1.09 Re | 4.25 |
| c | 0,015 | 2.42 | 1.06 | 2.27 |
| d | 0,021 | 4.05 | 0.77 | 1.14 |
| e | 0,028 | 6.10 | 0.92 | 0.66 |
| f | 0.037 | 9.21 | 1.04 | 0.38 |
| g | 0,045 | 12.35 | 1.13 | 0.26 |
| h | 0,063 | ~ 20 | 0.75 | 0.13 |
Bintang. Massa - 0,08 matahari, radius -0,117 matahari, luminositas - 0,5103 surya, suhu 2550K
Massa planet secara kasar dapat diperkirakan - karena interaksi mereka, transit sedikit bergeser seiring waktu. Kesalahan dalam menentukan massa sangat besar, tetapi kita sudah dapat menyimpulkan bahwa kepadatan planet berhubungan dengan pengisian batuan.
Tentu saja, planet mirip bumi di dekat bintang mirip matahari akan ditemukan di masa mendatang. Sebenarnya beberapa planet semacam itu sudah ditemukan dalam data Kepler, hanya saja jaraknya sangat jauh. Cukup mengamati beberapa ratus bintang terang di langit (yang direncanakan pada tahun-tahun mendatang), dan planet seperti itu akan ditemukan dalam seratus tahun cahaya (dan jika Anda beruntung, lebih dekat lagi).
Faktanya, planet nyaman di dekat bintang nyaman berada dalam jarak 15-20 tahun cahaya (ini mengikuti statistik yang diperoleh oleh Kepler), tetapi untuk menemukannya, diperlukan interferometer ruang, yang tidak akan segera muncul (lihat [2]).
Harapan bahwa setidaknya satu planet cocok untuk kehidupan tetap ada. Mereka awalnya bisa memiliki banyak air - mereka tidak dapat terbentuk di tempat mereka sekarang, dan harus bermigrasi ke bintang dari pinggiran cakram protoplanet - karena garis salju, di mana terdapat banyak badan es. Benar, mereka bermigrasi kembali ke era ketika bintang jauh lebih cerah. Tetapi perkiraan yang dibuat untuk Proxima b menunjukkan bahwa hidrosfer planet dapat bertahan dari panas terik selama puluhan juta tahun.
Penutupan pasang surut tidak berakibat fatal jika planet tersebut memiliki atmosfer yang tebal dan lautan global - maka perpindahan panas mampu memperlancar perbedaan suhu antara belahan siang dan malam.
Masalah yang lebih serius adalah hembusan angin bintang dan radiasi keras. Pada konferensi pers, dikatakan bahwa bintang itu sekarang tenang. Ini benar jika yang kami maksud adalah radiasi termal, tetapi bukan sinar-X: TRAPPIST-1 - diukur langsung oleh observatorium luar angkasa XMM - memancarkan sinar-X yang kira-kira sama dengan Matahari. Karena planet-planet sepuluh kali lebih dekat ke bintang daripada Bumi ke Matahari, radiasi sinar-X mereka tiga kali lipat lebih tinggi daripada Bumi.
Sinar-X tidak menimbulkan ancaman langsung bagi kehidupan - sinar-X diserap oleh atmosfer. Masalahnya adalah dehidrasi planet: sinar-X dan sinar ultraviolet yang keras memecah molekul air - hidrogen mudah menguap, oksigen mengikat. Lebih buruk lagi, karena ada sinar-X yang intens, pasti ada angin bintang yang kuat - ia melepaskan lapisan luar atmosfer. Satu-satunya penyelamat dalam hal ini adalah medan magnet planet. Pertanyaannya adalah apakah planet-planet ini memiliki medan yang cukup kuat. Mungkin ada.
Jadi, masih ada harapan bahwa beberapa planet dari sistem TRAPPIST-1 cocok untuk kehidupan. Bisakah harapan ini dikonfirmasi atau ditolak? Ini mungkin, dan jauh lebih mudah daripada untuk kasus Proxima b, di mana seseorang harus mengamati radiasi termal baik yang dipantulkan maupun dari planet itu sendiri.
Sangat sulit untuk memisahkannya dari radiasi bintang. Di sini, atmosfer planet-planet dapat diamati dalam cahaya, yang jauh lebih mudah.
Dalam kasus Proxima b, teleskop luar angkasa James Webb baru akan dapat menunjukkan sesuatu hanya dalam kasus yang ekstrim: satu belahan bumi panas, yang lain membeku. Dalam kasus TRAPPIST-1, adalah realistis untuk melihat garis absorpsi di atmosfer planet. Atau letakkan beberapa batasan di atas. Salah satu batasan tersebut telah ditetapkan: planet bagian dalam tidak memiliki atmosfer hidrogen yang tebal.
Angka: 4. Diagram orbit sistem TRAPPIST-1. Zona layak huni ditandai dengan warna abu-abu. Lingkaran putus-putus - dia dalam interpretasi yang sedikit berbeda
Adakah kemungkinan teoretis bahwa James Webb akan menemukan kehidupan di salah satu planet ini? Penanda kehidupan yang paling fasih adalah oksigen. Ini sepenuhnya dapat dideteksi baik sebagai ozon maupun sebagai O2. Hal lain adalah bahwa sejumlah oksigen dapat terbentuk, misalnya karena disosiasi molekul air oleh radiasi keras sebuah bintang. Memperkirakan seberapa banyak oksigen merupakan penanda yang dapat diandalkan tidaklah mudah. Perlu diketahui laju disosiasi dan laju pengikatan oksigen - ada banyak ketidakpastian. Tetapi jika ada oksigen sebanyak yang ada di Bumi, tidak ada tempat untuk dituju: hanya kehidupan yang dapat memberikan ini. Jika ada sedikit oksigen, ini tidak berarti bahwa tidak ada kehidupan: hanya ada sedikit oksigen di Bumi selama beberapa miliar tahun pertama kehidupan.
Sebagai kesimpulan, saya ingin menyampaikan penyesalan saya bahwa Rusia melewati studi tentang exoplanet. Ada individu dan pekerjaan individu, tetapi tidak lebih. Tetapi area ini tidak membutuhkan instalasi raksasa - lebih tepatnya, materi abu-abu dan ketekunan daripada yang selalu bisa dibanggakan oleh sains kita. Beberapa harapan diberikan oleh proyek Rusia Millimetron - teleskop ruang angkasa kriogenik dengan cermin 10 meter: dalam proyek tersebut, studi tentang exoplanet adalah salah satu poin pertama. Namun, ini adalah topik untuk publikasi terpisah.
Boris Stern, astrofisikawan, Ph. D. fisik -tikar. ilmu, dipimpin. ilmiah. sotr. Institut Penelitian Nuklir RAS (Troitsk)
