TRAPPIST-1 ist älter als unser Sonnensystem

Der Stern und die 7 erdähnlichen Planeten - Trappist 1 [Yggi's Kosmos Folge 10] (Februar 2019).

Anonim

Wenn wir mehr darüber erfahren wollen, ob das Leben auf einem Planeten außerhalb unseres Sonnensystems überleben kann, ist es wichtig, das Alter seines Sterns zu kennen. Junge Sterne haben häufige Freisetzungen von hochenergetischer Strahlung, Flares genannt, die die Oberflächen ihrer Planeten zappen können. Wenn die Planeten neu gebildet werden, können ihre Bahnen auch instabil sein. Auf der anderen Seite haben Planeten, die um die älteren Sterne kreisten, die Flut von jugendlichen Fackeln überlebt, sind aber auch für eine längere Zeit der Strahlung der Sternenstrahlung ausgesetzt gewesen.

Wissenschaftler haben jetzt eine gute Schätzung für das Alter eines der faszinierendsten Planetensysteme, das bis dato entdeckt wurde - TRAPPIST-1, ein System aus sieben Welten in der Erdgröße, das einen ultrakalten Zwergstern in etwa 40 Lichtjahren Entfernung umkreist. Forscher sagen in einer neuen Studie, dass der TRAPPIST-1 Stern ziemlich alt ist: zwischen 5.4 und 9.8 Milliarde Jahren. Das ist bis zu doppelt so alt wie unser eigenes Sonnensystem, das vor etwa 4, 5 Milliarden Jahren entstand.

Die sieben Wunder von TRAPPIST-1 wurden Anfang des Jahres in einer NASA-Pressekonferenz mit einer Kombination von Ergebnissen aus dem TRIPPIST in Chile, dem Spitzer Weltraumteleskop der NASA und anderen erdgebundenen Teleskopen aufgedeckt. Drei der TRAPPIST-1-Planeten befinden sich in der "bewohnbaren Zone" des Sterns, der Augenhöhlenentfernung, auf der ein felsiger Planet mit einer Atmosphäre flüssiges Wasser auf seiner Oberfläche haben könnte. Alle sieben Planeten sind wahrscheinlich fest mit ihrem Stern verbunden, jeder mit einer ewigen Tag- und Nachtseite.

Zum Zeitpunkt seiner Entdeckung glaubten Wissenschaftler, dass das TRAPPIST-1-System mindestens 500 Millionen Jahre alt sein musste, da es Sterne mit geringer Masse von TRAPPIST-1 (etwa 8 Prozent der Sonnenmasse) braucht, die ungefähr so ​​lang sind minimale Größe, nur ein bisschen größer als der Planet Jupiter. Aber selbst diese untere Altersgrenze war ungewiss; Theoretisch könnte der Stern fast so alt sein wie das Universum selbst. Sind die Umlaufbahnen dieses kompakten Planetensystems stabil? Könnte das Leben genug Zeit haben, um sich auf einer dieser Welten zu entwickeln?

"Unsere Ergebnisse tragen dazu bei, die Entwicklung des TRAPPIST-1-Systems zu begrenzen, denn das System muss Milliarden von Jahren bestehen. Das bedeutet, dass die Planeten sich zusammen entwickeln mussten, sonst wäre das System längst auseinander gefallen", sagte Adam Burgasser, ein Astronom an der Universität von Kalifornien, San Diego, und der erste Autor der Zeitung. Burgasser schloss sich mit Eric Mamajek, dem stellvertretenden Programmwissenschaftler des Exoplanet Exploration Program der NASA im Jet Propulsion Laboratory der NASA, Pasadena, Kalifornien, zusammen, um das Alter von TRAPPIST-1 zu berechnen. Ihre Ergebnisse werden im Astrophysical Journal veröffentlicht.

Es ist unklar, was dieses ältere Alter für die Bewohnbarkeit der Planeten bedeutet. Auf der einen Seite flackern ältere Sterne weniger als jüngere Sterne, und Burgasser und Mamajek bestätigten, dass TRAPPIST-1 im Vergleich zu anderen ultrakalten Zwergsternen relativ ruhig ist. Auf der anderen Seite haben die Planeten, da die Planeten so nahe am Stern sind, Milliarden von Jahren hochenergetischer Strahlung aufgesogen, was Atmosphären und große Mengen an Wasser hätte auskochen können. Tatsächlich könnte das Äquivalent eines Erdozeans von jedem TRAPPIST-1-Planeten mit Ausnahme der beiden am weitesten vom Stern entfernten Planeten verdampft sein: die Planeten g und h. In unserem eigenen Sonnensystem ist der Mars ein Beispiel für einen Planeten, der in der Vergangenheit wahrscheinlich flüssiges Wasser auf seiner Oberfläche hatte, aber über Milliarden von Jahren den größten Teil seines Wassers und seiner Atmosphäre an die hochenergetische Strahlung der Sonne verlor.

Alter bedeutet jedoch nicht notwendigerweise, dass die Atmosphäre eines Planeten erodiert ist. Angesichts der Tatsache, dass die TRAPPIST-1-Planeten eine geringere Dichte als die Erde haben, ist es möglich, dass große Reservoirs von flüchtigen Molekülen wie Wasser dicke Atmosphären erzeugen könnten, die die planetaren Oberflächen vor schädlicher Strahlung schützen würden. Eine dichte Atmosphäre könnte auch dazu beitragen, Wärme an die dunklen Seiten dieser im Verborgenen liegenden Planeten zu verteilen, was die Wohnfläche erhöht. Dies könnte aber auch in einem "Runaway-Greenhouse" -Prozess fehlschlagen, in dem die Atmosphäre so stark wird, dass die Planetenoberfläche überhitzt - wie auf der Venus.

"Wenn es Leben auf diesen Planeten gibt, spekuliere ich, dass es ein hartes Leben sein muss, weil es in der Lage sein muss, einige mörderische Szenarien für Milliarden von Jahren zu überleben", sagte Burgasser.

Glücklicherweise haben massearme Sterne wie TRAPPIST-1 Temperaturen und Helligkeiten, die über Trillionen von Jahren relativ konstant bleiben, unterbrochen durch gelegentliche magnetische Abfackelungsereignisse. Die Lebensdauern von winzigen Sternen wie TRAPPIST-1 werden viel, viel länger als das 13.7 Milliarden Jahre alte Universum vorhergesagt (die Sonne hat zum Vergleich eine erwartete Lebensdauer von ungefähr 10 Milliarden Jahren).

"Sterne, die viel massiver sind als die Sonne, verbrauchen ihren Treibstoff schnell, erhellen sich über Millionen von Jahren und explodieren als Supernovae", sagte Mamajek. "Aber TRAPPIST-1 ist wie eine langsam brennende Kerze, die etwa 900 Mal länger leuchten wird als das aktuelle Zeitalter des Universums."

Einige der Hinweise, die Burgasser und Mamajek zur Messung des Alters von TRAPPIST-1 verwendeten, beinhalteten, wie schnell sich der Stern in seiner Umlaufbahn um die Milchstraße bewegt (schnellere Sterne sind tendenziell älter), die chemische Zusammensetzung seiner Atmosphäre und wie viele Fackeln TRAPPIST-1 1 hatte während der Beobachtungszeiten. Diese Variablen wiesen alle auf einen Stern hin, der wesentlich älter ist als unsere Sonne.

Zukünftige Beobachtungen mit dem Hubble Space Telescope der NASA und dem kommenden James Webb Space Telescope könnten zeigen, ob diese Planeten Atmosphären haben und ob solche Atmosphären wie die der Erde sind.

"Diese neuen Ergebnisse liefern einen nützlichen Kontext für zukünftige Beobachtungen der TRAPPIST-1-Planeten, die uns einen großen Einblick darüber geben könnten, wie sich planetare Atmosphären bilden und entwickeln, ob sie bestehen oder nicht", sagte Tiffany Kataria, Exoplanet-Wissenschaftlerin am JPL in der Studie.

Zukünftige Beobachtungen mit Spitzer könnten den Wissenschaftlern helfen, ihre Schätzungen der Dichte der TRAPPIST-1-Planeten zu verfeinern, die ihr Verständnis ihrer Zusammensetzung beeinflussen würden.

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