Februarja 2017 so znanstveniki NASE napovedali obstoj sedmih kopenskih (t.i. skalnih) planetov znotraj zvezdnega sistema TRAPPIST-1. Od tega časa je sistem osrednja točka intenzivnih raziskav, da bi ugotovili, ali je kateri od teh planetov mogoče bivati ali ne. Obenem se astronomi sprašujejo, ali so vsi planeti sistema dejansko upoštevani.
Ali bi lahko na primer ta sistem v svojih zunanjih dosegih skrival plinske velikane, kot to počnejo številni drugi sistemi s skalnimi planeti (na primer naš)? To je bilo vprašanje, ki se ga je v nedavni raziskavi skušala lotiti skupina znanstvenikov, ki so jo vodili raziskovalci z Carnegie Institute of Science. Glede na njihove ugotovitve lahko TRAPPIST-1 krožijo plinovski velikani na veliko večji razdalji od njegovih sedmih skalnih planetov.
Študija z naslovom "Astrometrične omejitve množic velikanskih plinskih planetov v planetarnem sistemu TRAPPIST-1" se je nedavno pojavila v The Astronomical Journal. Kot navajajo v svoji študiji, se je skupina zanašala na nadaljnja opazovanja TRAPPIST-1 v obdobju petih let (od leta 2011 do 2016) z uporabo teleskopa du Pont v observatoriju Las Campanas v Čilu.
S temi opazovanji so želeli ugotoviti, ali bi TRAPPIST-1 lahko prej odkril plinske velikane, ki krožijo v orbiti znotraj zunanjih dosegov sistema. Kot je v izjavi za tisk iz Carnegieja pojasnil doktor Alan Boss - astrofizik in planetarni znanstvenik z oddelka za zemeljski magnetizem inštituta Carnegie in vodilni avtor.
"V številnih drugih zvezdnih sistemih, ki vključujejo planete Zemlje in super-Zemljo, je tudi dom vsaj enega plinskega velikana. Pomembno vprašanje je vprašanje, ali ima ta sedem planetov velikanske sestre in daljše orbite. "
Boss je že leta izvajal anketo o lovu na eksoplanete s soavtorji študije - Alycia J. Weinberger, Ian B. Thompson in sod. - znan kot Astrometrično iskanje planetov Carnegie. Ta raziskava se opira na Carnegie Astrometric Planet Search Camera (CAPSCam), instrument na teleskopu du Pont, ki išče ekstrasolarne planete z astrometrično metodo.
Ta posredna metoda lova na eksoplanete določa prisotnost planetov okoli zvezde z merjenjem nihanja te gostiteljske zvezde okoli središča mase sistema (aka. Njen baricenter). S sistemom CAPSCam sta se Boss in njegovi sodelavci sklicevali na večletna opažanja sistema TRAPPIST-1 za določitev zgornjih mejnih mas za morebitne plinske velikane v orbiti v sistemu.
Iz tega so sklepali, da lahko planeti, ki so bili do 4,6 Jupitrove mase, obkrožijo zvezdo z obdobjem enega leta. Poleg tega so ugotovili, da lahko planeti do 1,6 Jupitrove mase obkrožajo zvezdo s petletnimi obdobji. Z drugimi besedami, možno je, da ima TRAPPIST-1 nekaj daljših plinskih velikanov, ki krožijo po njegovih zunanjih dosegih, podobno kot daljši plinski velikani obstajajo zunaj orbite Marsa v Osončju.
Če je res, bi obstoj teh velikanskih planetov lahko razrešil nenehno razpravo o nastanku plinskih velikanov Osončnega sistema. Po najpogosteje sprejeti teoriji o nastanku Osončja (tj. Nebularna hipoteza) sta se Sonce in planeti rodili iz meglice plina in prahu. Potem ko se je ta oblak v središču gravitacijsko zrušil in je tvoril Sonce, se je preostali prah in plin izlil v disk, ki ga obdaja.
Zemlja in drugi kopenski planeti (Merkur, Venera in Mars) so se vsi tvorili bližje Soncu iz akrekcije silikatnih mineralov in kovin. Kar zadeva plinske velikane, obstajajo nekatere konkurenčne teorije o tem, kako so nastale. Po enem scenariju, znanem kot teorija temeljne akreditacije, so se plinski velikani začeli kopičiti tudi iz trdnih materialov (tvorijo trdno jedro), ki so postali dovolj veliki, da bi pritegnili okolico plina.
Tekmovalna razlaga - znana kot teorija nestabilnosti diska - trdi, da sta nastala, ko je disk plina in prahu prevzel spiralno tvorbo ročic (podobno kot galaksija). Te roke so se nato začele povečevati v masi in gostoti, pri čemer so nastale grude, ki so se hitro združile in tvorile otroške plinske velikane. Z uporabo računskih modelov sta Boss in njegovi sodelavci razmislili o obeh teorijah, da bi videli, ali se plinski velikani lahko oblikujejo okoli zvezde z nizko maso, kot je TRAPPIST-1.
Medtem ko osnovna akceracija ni bila verjetna, je teorija o nestabilnosti diska navajala, da se plinski orjaki lahko tvorijo okoli TRAPPIST-1 in drugih rdečih pritlikavih zvezd majhne mase. Kot taka ta študija ponuja teoretični okvir za obstoj plinskih velikanov v sistemih rdečih pritlikavih zvezd, za katere je že znano, da imajo kamnite planete. To je vsekakor spodbudna novica za lovce na eksoplanete, saj so na območju kamnitih planetov našli orbito poznih rdečih palčkov.
Poleg TRAPPIST-1 ti vključujejo najbližji eksoplanet Osončju (Proxima b), pa tudi LHS 1140b, Gliese 581g, Gliese 625b in Gliese 682c. A kot je tudi Boss opozoril, je ta raziskava še v povojih, zato je treba opraviti še veliko več raziskav in razprav, preden bo mogoče kaj trdno povedati. Na srečo študije, kot je ta, pomagajo odpreti vrata takšnim raziskavam in razpravam.
"Plinski orjaški planeti, ki jih najdemo na dolgotrajnih orbitah okoli TRAPPIST-1, lahko izpodbijajo osnovno teorijo akrekcije, ne pa nujno teorije nestabilnosti diska," je dejal Boss. "Obstaja veliko prostora za nadaljnje raziskovanje med orbiti daljšega obdobja, ki smo jo tu preučevali, in zelo kratkimi orbitami sedmih znanih planetov TRAPPIST-1."
Boss in njegova ekipa prav tako trdijo, da bodo nenehna opazovanja s CAPSCam in nadaljnje izboljšave njegovega cevovoda za analizo podatkov bodisi odkrile planete z dolgim obdobjem, bodisi še močneje omejile zgornje meje mase. In seveda bo uvedba infrardečih teleskopov nove generacije, kot je vesoljski teleskop James Webb, pomagala pri lovu na plinske velikane okoli rdečih palčkov.
