Una serie di quattro studi ha gettato nuova luce sulle proprietà del sistema planetario TRAPPIST-1, attualmente la nostra speranza più ottimale per prove di vita biologica oltre il sistema solare.

Da quando l'estensione del sistema planetario TRAPPIST-1 è stata rivelata nel febbraio 2017, ha catturato l'immaginazione delle persone di tutto il mondo.

I nuovi studi, compresi i documenti pubblicati oggi in Astronomia della natura e Astronomia e Astrofisica , sono il risultato di ricercatori che lavorano per caratterizzare meglio i pianeti e raccogliere maggiori informazioni su di essi.

Il team internazionale ha prima affinato le proprietà della stella al centro del sistema, e in secondo luogo ha migliorato le misurazioni dei raggi dei pianeti. Un terzo studio offre stime migliori che mai per le masse dei pianeti, mentre nel quarto studio il team ha effettuato osservazioni di ricognizione delle atmosfere dei pianeti.

I quattro studi internazionali sono stati prodotti in collaborazione con l'astronomo dell'Università di Birmingham, il dottor Amaury Triaud. Lui spiega, "Dopo aver scoperto questo incredibile sistema planetario, il nostro team era estremamente ansioso di saperne di più su TRAPPIST-1. Un anno dopo, riportiamo i nostri risultati. Grazie ai nostri sforzi, i pianeti TRAPPIST-1 stanno diventando i mondi meglio studiati al di fuori del sistema solare".

Il team ha scoperto che tutti e sette i pianeti sono per lo più fatti di roccia, con fino al 5 percento della loro massa in acqua - una quantità significativa. A confronto, gli oceani della nostra Terra rappresentano solo lo 0,02 percento della massa del nostro pianeta.

Inoltre, cinque dei pianeti appaiono privi di un'atmosfera fatta di idrogeno ed elio, come per Nettuno o Urano. Queste nuove informazioni rafforzano l'idea che i sette pianeti di TRAPPIST-1 siano simili ai mondi rocciosi del sistema solare in molti modi.

La forma che assume l'acqua sui pianeti TRAPPIST-1 dipende dalla quantità di calore che ricevono dalla loro stella, che è solo il 9% più pesante del nostro Sole.

I sette pianeti sono considerati temperati, il che significa che in determinate condizioni geologiche e atmosferiche, tutti potrebbero possedere condizioni che consentano all'acqua di rimanere liquida. Opera, compresa la serie di risultati della squadra, sta ora procedendo a individuare quali di questi pianeti temperati hanno maggiori probabilità di essere abitabili.

Dei sette, TRAPPISTA-1e, il quarto dalla stella, è attualmente il più simile alla Terra anche se molto resta da sapere, in particolare le condizioni in superficie, e se contiene un'atmosfera.

Il dottor Triaud continua, "Quando combiniamo le nostre nuove masse con le nostre misurazioni dei raggi migliorate, e la nostra migliore conoscenza della stella, otteniamo densità precise per ciascuno dei sette mondi, e ottenere informazioni sulla loro composizione interna. Tutti e sette i pianeti assomigliano notevolmente a Mercurio, Venere, la nostra Terra, la sua luna, e Marte".

Professor Brice-Olivier Demory, coautore presso l'Università di Berna, aggiunto, "Densità, mentre importanti indizi sulla composizione dei pianeti, non dire nulla sull'abitabilità. Però, il nostro studio è un importante passo avanti mentre continuiamo a esplorare se questi pianeti potrebbero supportare la vita".

Come parte di questa serie di lavori, il team ha utilizzato il telescopio spaziale Hubble mentre i pianeti passavano davanti alla loro stella, tentando di catturare segnali minuti mentre la luce delle stelle interagisce con le atmosfere dei pianeti.

Le loro attente misurazioni non hanno trovato prove di atmosfere dominate da idrogeno sui pianeti TRAPPIST-1d, e e f (bec sono stati fatti l'anno scorso) sebbene l'atmosfera dominata da idrogeno non possa essere esclusa per g. Finora, i dati raccolti sono ancora coerenti con, ma non può confermare se i pianeti hanno atmosfere simili a Venere, o Terra. Questa identificazione sarà effettuata da nuove osservazioni.

"Hubble sta svolgendo il lavoro di ricognizione preliminare in modo che gli astronomi che utilizzano Webb sappiano da dove cominciare, " ha affermato Nikole Lewis dello Space Telescope Science Institute (STScI) di Baltimora, Maryland, co-leader dello studio Hubble. "Eliminare un possibile scenario per la composizione di queste atmosfere consente agli astronomi del telescopio Webb di pianificare i loro programmi di osservazione per cercare altri possibili scenari per la composizione di queste atmosfere".

Cos'è TRAPPIST-1?

TRAPPIST-1 prende il nome dal Transiting Planets and Planetesimals Small Telescope (TRAPPIST) in Cile, che ha scoperto due dei sette pianeti che conosciamo oggi, annunciato nel 2016. Lo Spitzer Space Telescope della NASA, in collaborazione con telescopi terrestri, confermato questi pianeti e scoperto gli altri cinque nel sistema. Da allora, Il telescopio spaziale Kepler della NASA ha anche osservato il sistema TRAPPIST-1, e Spitzer ha raccolto dati aggiuntivi. Questo nuovo corpo di dati ha aiutato il team a dipingere un'immagine del sistema più chiara che mai, anche se c'è ancora molto da imparare su TRAPPIST-1.

I pianeti TRAPPIST-1 si stringono così vicini l'uno all'altro che una persona in piedi sulla superficie di uno di questi mondi avrebbe una vista spettacolare dei pianeti vicini nel cielo, che a volte apparirebbe più grande di quanto la Luna sembri a un osservatore sulla Terra. Possono anche essere bloccati in rotazione, significa che lo stesso lato del pianeta è sempre rivolto verso la stella, e ogni lato è in perpetuo giorno o notte. Sebbene i pianeti siano tutti più vicini alla loro stella di quanto Mercurio sia al Sole, TRAPPIST-1 è una stella così fredda che i suoi pianeti sono temperati.

Come potrebbero essere questi pianeti?

È impossibile sapere esattamente come appare ogni pianeta, perché sono così lontani. Nel nostro sistema solare, la Luna e Marte hanno quasi la stessa densità, eppure le loro superfici appaiono completamente diverse.

Sulla base dei dati disponibili, ecco le migliori ipotesi degli scienziati sulle apparizioni dei pianeti:

TRAPPISTA-1b, il pianeta più interno, è probabile che abbia un nucleo roccioso, circondato da un'atmosfera molto più densa di quella terrestre. Anche TRAPPIST-1c ha probabilmente un interno roccioso, ma con un'atmosfera più sottile del pianeta b. TRAPPISTA-1d, nel frattempo, è il più leggero dei pianeti, circa il 30% della massa della Terra. Gli scienziati non sono sicuri che abbia una grande atmosfera, un oceano o uno strato di ghiaccio:tutti e tre questi darebbero al pianeta un "involucro" di sostanze volatili che avrebbe senso per un pianeta della sua densità.

Gli scienziati sono rimasti sorpresi dal fatto che TRAPPIST-1e sia l'unico pianeta del sistema leggermente più denso della Terra, suggerendo che potrebbe avere un nucleo di ferro più denso del nostro pianeta natale. Come TRAPPIST-1c, non ha necessariamente un'atmosfera densa, oceano o strato di ghiaccio, rendendo questi due pianeti distinti nel sistema. È misterioso il motivo per cui TRAPPIST-1e sia molto più roccioso nella sua composizione rispetto al resto dei pianeti. In termini di dimensioni, densità e la quantità di radiazione che riceve dalla sua stella, questo è il pianeta più simile alla Terra.

TRAPPISTA-1f, g e h sono abbastanza lontani dalla stella ospite che l'acqua potrebbe essere congelata come ghiaccio su queste superfici. Se hanno atmosfere sottili, sarebbe improbabile che contengano le molecole pesanti della Terra come l'anidride carbonica.

Come lo sappiamo?

Gli scienziati sono in grado di calcolare le densità dei pianeti perché sono allineati in modo tale che quando passano davanti alla loro stella, i nostri telescopi terrestri e spaziali rilevano un oscuramento della sua luce. Questo si chiama transito. La quantità di cui la luce delle stelle si attenua è correlata al raggio del pianeta.

Per ottenere la densità, gli scienziati sfruttano le cosiddette "variazioni dei tempi di transito".

Se non ci fossero altre forze gravitazionali su un pianeta in transito, attraverserebbe sempre di fronte alla sua stella ospite nello stesso lasso di tempo, ad esempio, La Terra orbita attorno al Sole ogni 365 giorni, che è come definiamo un anno. Ma poiché i pianeti TRAPPIST-1 sono così vicini tra loro, cambiano leggermente i tempi degli "anni" l'uno dell'altro. Queste variazioni nella tempistica orbitale vengono utilizzate per stimare le masse dei pianeti. Quindi, massa e raggio vengono utilizzati per calcolare la densità.

Prossimi passi

Il prossimo passo nell'esplorazione di TRAPPIST-1 sarà il James Webb Space Telescope della NASA, che sarà in grado di approfondire la questione se questi pianeti hanno atmosfere e, se è così, come sono quelle atmosfere, e se consentono condizioni superficiali adeguate per consentire l'acqua liquida.