Non tutte le stelle sono come il sole, quindi non tutti i sistemi planetari possono essere studiati con le stesse aspettative. Una nuova ricerca di un team di astronomi dell'Università di Washington fornisce modelli climatici aggiornati per i sette pianeti intorno alla stella TRAPPIST-1.

Il lavoro potrebbe anche aiutare gli astronomi a studiare in modo più efficace i pianeti intorno alle stelle a differenza del nostro sole, e utilizzare meglio il limitato, costose risorse del telescopio spaziale James Webb, ora dovrebbe essere lanciato nel 2021.

"Stiamo modellando atmosfere sconosciute, non solo supponendo che le cose che vediamo nel sistema solare avranno lo stesso aspetto attorno a un'altra stella, " ha detto Andrew Lincowski, Studente di dottorato UW e autore principale di un articolo pubblicato il 1 novembre in Giornale Astrofisico . "Abbiamo condotto questa ricerca per mostrare come potrebbero essere questi diversi tipi di atmosfere".

La squadra ha trovato, in breve, che a causa di un caldo estremo, brillante fase stellare precoce, tutti e sette i mondi della stella potrebbero essersi evoluti come Venere, con tutti i primi oceani potrebbero aver evaporato e lasciato densi, atmosfere inabitabili. Però, un pianeta, TRAPPISTA-1 e, potrebbe essere un mondo oceanico simile alla Terra degno di ulteriori studi, come anche la ricerca precedente ha indicato.

TRAPPISTA-1, 39 anni luce o circa 235 trilioni di miglia di distanza, è piccola quanto una stella può essere ed essere ancora una stella. Una stella "M nana" relativamente fredda, il tipo più comune nell'universo, ha circa il 9% della massa del sole e circa il 12% del suo raggio. TRAPPIST-1 ha un raggio solo un po' più grande del pianeta Giove, sebbene sia molto maggiore in massa.

Tutti e sette i pianeti di TRAPPIST-1 hanno all'incirca le dimensioni della Terra e tre di loro—pianeti etichettati e, f e g:si ritiene che si trovino nella sua zona abitabile, quella fascia di spazio intorno a una stella dove un pianeta roccioso potrebbe avere acqua liquida sulla sua superficie, dando così una possibilità alla vita. TRAPPIST-1 d percorre il limite interno della zona abitabile, mentre più lontano, TRAPPISTA-1 h, orbita appena oltre il bordo esterno di quella zona.

"Questa è un'intera sequenza di pianeti che può darci un'idea dell'evoluzione dei pianeti, in particolare intorno a una stella molto diversa dalla nostra, con luce diversa che ne esce, " ha detto Lincowski. "E 'solo una miniera d'oro."

I documenti precedenti hanno modellato i mondi di TRAPPIST-1, Lincowski ha detto ma lui e questo gruppo di ricerca "hanno cercato di fare la modellazione fisica più rigorosa possibile in termini di radiazioni e chimica, cercando di ottenere la fisica e la chimica nel modo più corretto possibile".

I modelli di radiazione e chimica del team creano spettri, o lunghezza d'onda, firme per ogni possibile gas atmosferico, consentendo agli osservatori di prevedere meglio dove cercare tali gas nelle atmosfere degli esopianeti. Lincowski ha detto che quando le tracce di gas vengono effettivamente rilevate dal telescopio Webb, o altri, un giorno, "gli astronomi useranno i dossi e le oscillazioni osservati negli spettri per dedurre quali gas sono presenti e confrontarli per funzionare come il nostro per dire qualcosa sulla composizione del pianeta, ambiente e forse la sua storia evolutiva."

Ha detto che le persone sono abituate a pensare all'abitabilità di un pianeta attorno a stelle simili al sole. "Ma le stelle nane M sono molto diverse, quindi devi davvero pensare agli effetti chimici sull'atmosfera e a come quella chimica influenza il clima".

Combinando la modellazione del clima terrestre con i modelli fotochimici, i ricercatori hanno simulato gli stati ambientali per ciascuno dei mondi di TRAPPIST-1.

La loro modellazione indica che:

• TRAPPISTA-1 b, il più vicino alla stella, è un mondo ardente troppo caldo anche per nuvole di acido solforico, come su Venere, per formare.
• I pianeti c e d ricevono leggermente più energia dalla loro stella rispetto a Venere e Terra dal sole e potrebbero essere simili a Venere, con un denso, atmosfera inabitabile.
• TRAPPIST-1 e è il più probabile dei sette a ospitare acqua liquida su una superficie temperata, e sarebbe una scelta eccellente per ulteriori studi tenendo conto dell'abitabilità.
• I pianeti esterni f, g e h potrebbero essere simili a Venere o potrebbero essere congelati, a seconda di quanta acqua si è formata sul pianeta durante la sua evoluzione.

Lincowski ha detto che in realtà, uno o tutti i pianeti di TRAPPIST-1 potrebbero essere simili a Venere, con qualsiasi acqua o oceani a lungo bruciati. Ha spiegato che quando l'acqua evapora dalla superficie di un pianeta, la luce ultravioletta della stella rompe le molecole d'acqua, rilascio di idrogeno, che è l'elemento più leggero e può sfuggire alla gravità di un pianeta. Questo potrebbe lasciare molto ossigeno, che potrebbe rimanere nell'atmosfera e rimuovere irreversibilmente l'acqua dal pianeta. Un simile pianeta può avere una densa atmosfera di ossigeno, ma non generata dalla vita, e diverso da tutto ciò che è stato ancora osservato.

"Questo potrebbe essere possibile se questi pianeti avessero inizialmente più acqua della Terra, Venere o Marte, " disse. "Se il pianeta TRAPPIST-1 e non ha perso tutta la sua acqua durante questa fase, oggi potrebbe essere un mondo acquatico, completamente coperto da un oceano globale. In questo caso, potrebbe avere un clima simile alla Terra."

Lincowski ha affermato che questa ricerca è stata condotta più tenendo conto dell'evoluzione del clima che per giudicare l'abitabilità dei pianeti. Ha in programma ricerche future concentrandosi più direttamente sulla modellazione dei pianeti acquatici e delle loro possibilità di vita.

"Prima di conoscere questo sistema planetario, le stime per la rilevabilità delle atmosfere per i pianeti delle dimensioni della Terra sembravano molto più difficili, " ha detto il co-autore Jacob Lustig-Yaeger, uno studente di dottorato in astronomia UW.

La stella è così piccola, Egli ha detto, renderà le firme dei gas (come l'anidride carbonica) nelle atmosfere del pianeta più pronunciate nei dati del telescopio.

"Il nostro lavoro informa la comunità scientifica di ciò che potremmo aspettarci di vedere per i pianeti TRAPPIST-1 con l'imminente James Webb Space Telescope".

L'altro co-autore UW di Lincowski è Victoria Meadows, professore di astronomia e direttore del programma di astrobiologia dell'UW. Meadows è anche ricercatore principale per il Virtual Planetary Laboratory del NASA Astrobiology Institute, con sede presso l'UW. Tutti gli autori erano affiliati a quel laboratorio di ricerca.

"I processi che modellano l'evoluzione di un pianeta terrestre sono fondamentali per stabilire se possa essere abitabile o meno, così come la nostra capacità di interpretare possibili segni di vita, " Meadows ha detto. "Questo documento suggerisce che presto potremmo essere in grado di cercare segni potenzialmente rilevabili di questi processi su mondi alieni".

TRAPPISTA-1, nella costellazione dell'Acquario, prende il nome dal telescopio terrestre Transiting Planets and Planetesimals Small, la struttura che per prima ha trovato prove di pianeti intorno ad essa nel 2015.