I februar 2017 meddelte NASA-forskere eksistensen af syv landlige (dvs. stenede) planeter inden for TRAPPIST-1-stjernesystemet. Siden den tid har systemet været omdrejningspunktet for intens forskning for at afgøre, om nogen af disse planeter kunne være beboelige eller ej. På samme tid har astronomer spekuleret på, om alle systemets planeter faktisk er redegjort for.
Kunne dette system for eksempel have gasgiganter, der lurer i dets ydre rækkevidde, som mange andre systemer med stenede planeter (f.eks. Vores)? Det var spørgsmålet, som et team af forskere, ledet af forskere fra Carnegie Institute of Science, søgte at tage op i en nylig undersøgelse. I henhold til deres fund kan TRAPPIST-1 omgås af gasgiganter i en meget større afstand end dens syv klippeplaneter.
Undersøgelsen med titlen "Astrometriske begrænsninger på masserne af langvarige gasgigantplaneter i TRAPPIST-1 planetarisk system", dukkede for nylig op i The Astronomical Journal. Som de viser i deres undersøgelse, stod teamet på opfølgningsobservationer foretaget af TRAPPIST-1 over en periode på fem år (fra 2011 til 2016) ved hjælp af du Pont-teleskopet ved Las Campanas-observatoriet i Chile.
Ved hjælp af disse observationer forsøgte de at bestemme, om TRAPPIST-1 kunne have tidligere uopdagede gasgiganter, der kredsede inden for systemets ydre rækkevidde. Som Dr. Alan Boss - en astrofysiker og planetarisk videnskabsmand med Carnegie-instituttets Department of Terrestrial Magnetism og hovedforfatteren på papiret - forklarede i en Carnegie-pressemeddelelse:
”En række andre stjernesystemer, der inkluderer planeter i jordstørrelse og superjord, er også hjemsted for mindst en gasgigant. Så det er et vigtigt spørgsmål at spørge, om disse syv planeter har gas-gigantisk søskende med længere tids kredsløb. ”
I årevis har Boss gennemført en eksoplanet-jagtundersøgelse med medforfatterne af undersøgelsen - Alycia J. Weinberger, Ian B. Thompson, et al. - kendt som Carnegie Astrometric Planet Search. Denne undersøgelse bygger på Carnegie Astrometric Planet Search Camera (CAPSCam), et instrument på du Pont-telekopet, der søger efter ekstrasolære planeter ved hjælp af den astrometriske metode.
Denne indirekte metode til eksoplanet-jagt bestemmer tilstedeværelsen af planeter omkring en stjerne ved at måle denne værtsstjerners slingrelse rundt om systemets massecenter (også kendt som dets barycenter). Ved hjælp af CAPSCam, baserede Boss og hans kolleger sig på flere års observationer af TRAPPIST-1 for at bestemme de øvre massegrænser for potentielle gasgiganter, der kredser i systemet.
Fra dette konkluderede de, at planeter, der var op til 4,6 Jupitermasser, kunne omgås stjernen med en periode på et år. Derudover fandt de, at planeter op til 1,6 Jupiter-messer kunne omgås stjernen med 5-årige perioder. Med andre ord er det muligt, at TRAPPIST-1 har nogle langvarige gasgiganter, der kredser om deres ydre rækkevidde, meget på samme måde som langvarige gasgiganter eksisterer uden for Mars 'bane i solsystemet.
Hvis det er sandt, kunne eksistensen af disse gigantiske planeter løse en løbende debat om dannelsen af solsystemets gasgiganter. I henhold til den mest accepterede teori om solsystemets dannelse (dvs. nebulær hypotese), blev solen og planeterne født af en tåge med gas og støv. Efter at denne sky oplevede gravitationskollaps i midten og dannede solen, blev det resterende støv og gas udfladet ud i en skive, der omgiver den.
Jorden og de andre jordiske planeter (Merkur, Venus og Mars) dannede sig alle tættere på Solen på grund af optagelsen af silikatmineraler og metaller. Med hensyn til gasgiganterne er der nogle konkurrerende teorier om, hvordan de dannede sig. I et scenarie, kendt som Core Accretion-teorien, begyndte gasgiganterne også at hæve sig fra faste materialer (danner en fast kerne), som blev stor nok til at tiltrække en indhylling af omgivende gas.
En konkurrerende forklaring - kendt som Disk Instabilitetsteorien - hævder, at de dannede sig, da disken med gas og støv tog på sig en spiralarmformation (svarende til en galakse). Disse arme begyndte derefter at stige i masse og tæthed, og dannede klumper, der hurtigt samles sammen og dannede babygasgiganter. Ved hjælp af beregningsmodeller overvejede Boss og hans kolleger begge teorier for at se, om der kunne dannes gasgiganter omkring en lavmasse-stjerne som TRAPPIST-1.
Mens kernetilstand ikke var sandsynligt, indikerede Disk Instabilitetsteorien, at der kunne dannes gasgiganter omkring TRAPPIST-1 og andre røde dværgstjerner med lav masse. Som sådan giver denne undersøgelse en teoretisk ramme for eksistensen af gasgiganter i røde dværgstjernesystemer, der allerede er kendt for at have stenede planeter. Dette er helt sikkert opmuntrende nyheder for eksoplanetjægere, da skibet af klippeplaneter er blevet fundet, der kredser rundt om døde dverge for sent.
Bortset fra TRAPPIST-1 inkluderer disse den nærmeste exoplanet til solsystemet (Proxima b) samt LHS 1140b, Gliese 581g, Gliese 625b og Gliese 682c. Men som Boss også bemærkede, denne forskning er stadig i sin spædbarn, og meget mere forskning og diskussion skal finde sted, før noget kan siges endeligt. Heldigvis hjælper studier som denne med at åbne døren til sådanne studier og diskussioner.
"Gasgigantplaneter fundet på langvarige kredsløb omkring TRAPPIST-1 kunne udfordre kernetilbagekapsteorien, men ikke nødvendigvis diskinstabilitetsteorien," sagde Boss. "Der er meget plads til yderligere undersøgelser mellem de længere tids kredsløb, vi studerede her, og de meget korte baner fra de syv kendte TRAPPIST-1-planeter."
Boss og hans team hævder også, at fortsatte observationer med CAPSCam og yderligere forbedringer i dens dataanalysepipeline enten vil opdage planeter i lang periode eller sætte en endnu strammere begrænsning på deres øvre massegrænser. Og selvfølgelig vil indsættelsen af næste generations infrarøde teleskoper, som f.eks. James Webb-rumteleskopet, hjælpe med til jagt på gasgiganter omkring røde dværgstjerner.
