In februari 2017 kondigde een team van Europese astronomen de ontdekking aan van een systeem met zeven planeten dat in een baan om de nabije ster TRAPPIST-1 draait. Afgezien van het feit dat alle zeven planeten rotsachtig waren, was er de toegevoegde bonus dat er drie in een baan om de TRAPPIST-1 bewoonbare zone draaiden. Als zodanig zijn er meerdere onderzoeken uitgevoerd om te bepalen of planeten in het systeem al dan niet bewoonbaar zouden kunnen zijn.
Als het gaat om bewoonbaarheidsstudies, is een van de belangrijkste factoren waarmee rekening moet worden gehouden, de leeftijd van het sterrenstelsel. Kortom, jonge sterren hebben de neiging op te flakkeren en schadelijke straling uit te zenden, terwijl planeten die om oudere sterren draaien, gedurende langere tijd aan straling zijn blootgesteld. Dankzij een nieuwe studie van een paar astronomen is nu bekend dat het TRAPPIST-1-systeem twee keer zo oud is als het zonnestelsel.
De studie, die zal worden gepubliceerd in The Astrophysical Journal onder de titel "On The Age Of The TRAPPIST-1 System", werd geleid door Adam Burgasser, een astronoom aan de University of California San Diego (UCSD). Hij werd vergezeld door Eric Mamajek, de adjunct-programmawetenschapper voor NASA's Exoplanet Exploration Program (EEP) aan het Jet Propulsion Laboratory.
Samen hebben ze gegevens geraadpleegd over de kinematica van TRAPPIST-1 (dwz de snelheid waarmee het om het centrum van de melkweg draait), zijn leeftijd, magnetische activiteit, dichtheid, absorptielijnen, zwaartekracht, metalliciteit en de snelheid waarmee het stellaire uitbarstingen ervaart. . Uit dit alles hebben ze vastgesteld dat TRAPPIST-1 vrij oud is, ergens tussen 5,4 en 9,8 miljard jaar oud. Dit is tot tweemaal zo oud als ons eigen zonnestelsel, dat zo'n 4,5 miljard jaar geleden werd gevormd.
Deze resultaten zijn in tegenspraak met eerder gehouden schattingen, namelijk dat het TRAPPIST-1-systeem ongeveer 500 miljoen jaar oud was. Dit was gebaseerd op het feit dat het zo lang zou hebben geduurd voordat een ster met een lage massa zoals TRAPPIST-1 (die ongeveer 8% van de massa van onze zon heeft) tot zijn minimale omvang zou samentrekken. Maar met een bovengrens van iets minder dan 10 miljard jaar zou dit sterrenstelsel bijna net zo oud kunnen zijn als het heelal zelf!
Zoals Dr. Burgasser uitlegde in een recent persbericht van NASA:
“Onze resultaten helpen de evolutie van het TRAPPIST-1-systeem echt te beperken, omdat het systeem miljarden jaren moet hebben bestaan. Dit betekent dat de planeten samen moesten evolueren, anders zou het systeem al lang geleden uit elkaar zijn gevallen. ”
De implicaties hiervan kunnen zeer groot zijn wat betreft bewoonbaarheidsstudies. Ten eerste ervaren oudere sterren minder opflakkeringen in vergelijking met jongere. Uit hun studie bevestigden Burgasser en Mamajek dat TRAPPIST-1 relatief stil is in vergelijking met andere ultra-coole dwergsterren. Maar aangezien de planeten rond de TRAPPIST-1-baan zo dicht bij hun ster draaien, zijn ze op dit punt blootgesteld aan miljarden jaren straling.
Als zodanig is het mogelijk dat de meeste planeten die in een baan om TRAPPIST-1 draaien - verwachten voor de buitenste twee, g en h - zou waarschijnlijk hun atmosfeer hebben verwijderd - vergelijkbaar met wat er miljarden jaren geleden met Mars gebeurde toen het zijn beschermende magnetische veld verloor. Dit komt zeker overeen met veel recente studies, die tot de conclusie kwamen dat de zonneactiviteit van TRAPPIST-1 op geen enkele van zijn planeten het leven zou bevorderen.
Terwijl sommige van deze studies het niveau van stellaire overstraling van TRAPPIST-1 behandelden, onderzochten andere de rol die magnetische velden zouden spelen. Uiteindelijk concludeerden ze dat TRAPPIST-1 te variabel was en dat zijn eigen magnetische veld waarschijnlijk zou zijn verbonden met de velden van zijn planeten, waardoor deeltjes van de ster rechtstreeks naar de atmosfeer van de planeten zouden kunnen stromen (waardoor ze meer zouden kunnen zijn) gemakkelijk weg te halen).
De resultaten waren echter niet helemaal slecht nieuws. Omdat de TRAPPIST-1-planeten een geschatte dichtheid hebben die lager is dan die van de aarde, is het mogelijk dat ze grote hoeveelheden vluchtige elementen bevatten (d.w.z. water, kooldioxide, ammoniak, methaan, enz.). Deze hadden kunnen leiden tot de vorming van dikke atmosferen die de oppervlakken beschermden tegen veel schadelijke straling en de warmte herverdeeld over de netjes vergrendelde planeten.
Aan de andere kant kan een dikke atmosfeer ook een effect hebben dat lijkt op Venus, waardoor een weggelopen broeikaseffect ontstaat dat zou hebben geleid tot ongelooflijk dikke atmosferen en extreem hete oppervlakken. Onder de gegeven omstandigheden zou elk leven dat op deze planeten opkwam dus extreem winterhard moeten zijn om miljarden jaren te kunnen overleven.
Een ander positief punt om te overwegen is de constante helderheid en temperatuur van TRAPPIST-1, die ook typerend zijn voor M-klasse (rode dwerg) sterren. Sterren zoals onze zon hebben een geschatte levensduur van 10 miljard jaar (wat bijna halverwege is) en worden met de tijd steeds helderder en heter. Van rode dwergen wordt daarentegen aangenomen dat ze wel 10 biljoen jaar bestaan - veel langer dan het universum heeft bestaan - en veranderen ze niet veel in intensiteit.
Gezien de tijd die nodig was om een complex leven op aarde te laten ontstaan (meer dan 4,5 miljard jaar), zou deze lange levensduur en consistentie van rode dwergsterrensystemen de beste langetermijnweddenschap voor bewoonbaarheid kunnen maken. Dat was de conclusie van een recent onderzoek, uitgevoerd door Prof. Avi Loeb van het Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA). En zoals Mamajek uitlegde:
“Sterren die veel zwaarder zijn dan de zon verbruiken hun brandstof snel, worden gedurende miljoenen jaren helderder en exploderen als supernovae. Maar TRAPPIST-1 is als een langzaam brandende kaars die ongeveer 900 keer langer zal schijnen dan het huidige tijdperk van het universum. '
NASA heeft ook opgewonden over deze bevindingen. "Deze nieuwe resultaten bieden een nuttige context voor toekomstige waarnemingen van de TRAPPIST-1-planeten, die ons een goed inzicht zouden kunnen geven in hoe planetaire atmosferen ontstaan en evolueren, en blijven bestaan of niet", zegt Tiffany Kataria, exoplaneet-wetenschapper bij JPL. Op dit moment beperken de bewoonbaarheidsstudies van TRAPPIST-1 en andere nabije sterrenstelsels zich tot indirecte methoden.
In de nabije toekomst wordt echter verwacht dat missies van de volgende generatie, zoals de James Webb Space Telescope, aanvullende informatie zullen onthullen - zoals of deze planeten al dan niet een atmosfeer hebben en wat hun composities zijn. Toekomstige waarnemingen met de Hubble-ruimtetelescoop en de Spitzer-ruimtetelescoop zullen naar verwachting ook ons begrip van deze planeten en mogelijke omstandigheden op hun oppervlak verbeteren.
