แนวคิดของศิลปินเกี่ยวกับโลก TRAPPIST-1 ตามข้อมูลที่มีเกี่ยวกับลักษณะของดาวเคราะห์
(ภาพ: © NASA / JPL-Caltech)
TRAPPIST-1 ที่ใหญ่ที่สุดในโลกในระบบ TRAPPIST-1 มีบรรยากาศที่พัฒนาไปตามกาลเวลามากกว่าที่จะเกิดขึ้นกับมัน
การสำรวจด้วยกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลของนาซ่าเปิดเผยว่าชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์นั้นแตกต่างจากสภาพแวดล้อมที่เพิ่งเกิดขึ้นซึ่งหมายความว่าเป็นไปได้ว่าโลกหินคล้ายกับคนอื่น ๆ ในระบบ
“ บรรยากาศนี้ไม่ใช่สิ่งที่เกิดขึ้น” ฮันนาห์เวกฟอร์ดนักวิจัยจากสถาบันวิทยาศาสตร์กล้องโทรทรรศน์อวกาศในบัลติมอร์รัฐแมรี่แลนด์บอกกับ Space.com บรรยากาศของนาทอลจะอุดมไปด้วยไฮโดรเจนซึ่งนักวิจัยไม่เห็น “ มันถูกเปลี่ยนแปลงโดยกระบวนการที่แตกต่างกัน” Wakeford กล่าว กิจกรรมในชั้นบรรยากาศและธรณีวิทยาอาจมีบทบาทสำคัญในการเปลี่ยนแปลง [Exoplanet Tour: พบดาวเคราะห์ขนาด 7 ดวงใน TRAPPIST-1]
เวกฟอร์ดและเพื่อนร่วมงานของเธอใช้ฮับเบิลเพื่อศึกษา TRAPPIST-1 g ซึ่งเป็นดาวเคราะห์ดวงที่หกจากดาวฤกษ์ ก่อนหน้านี้พวกเขาได้ตรวจสอบบรรยากาศของดาวเคราะห์ห้าดวงแรกที่ระบุโดยตัวอักษร b ถึง f และพบว่าดาวเคราะห์ทั้งห้านั้นไม่มีชั้นบรรยากาศไฮโดรเจนขนาดใหญ่ที่บ่งบอกถึงยักษ์ก๊าซทำให้พวกมันมีแนวโน้มที่จะเป็นหินมากขึ้น การศึกษาก่อนหน้านี้ไม่แม่นยำพอที่จะพิจารณาว่า TRAPPIST-1 g นั้นมีบรรยากาศดั้งเดิมหรือไม่
“ G เป็นเครื่องหมายคำถามสุดท้ายในเรื่องนั้น” Wakeford กล่าว "เช่นเดียวกับพี่น้องชายหญิงมันไม่มีบรรยากาศดั่งเดิม แต่ก็มีบรรยากาศที่วิวัฒนาการ"
เธอนำเสนอผลลัพธ์ในเดือนมกราคมที่การประชุมฤดูหนาวของสมาคมดาราศาสตร์อเมริกันในซีแอตเทิล
"เกลือและพริกไทย"
ในปี 2559 นักดาราศาสตร์ที่กล้องโทรทรรศน์ Transiting Planets และ Planetesimals Small Telescope (TRAPPIST) ของชิลีประกาศการค้นพบดาวเคราะห์สามดวงรอบดาวฤกษ์ TRAPPIST-1 ที่มืดสลัว มีการค้นพบโลกอีกสี่แห่งภายในหนึ่งปี ดาวเคราะห์ทุกดวงอยู่ในเขตเอื้ออาศัยของดาวฤกษ์ซึ่งเป็นบริเวณที่น้ำของเหลวน่าจะสามารถคงอยู่บนพื้นผิวของดาวเคราะห์ได้ เพียง 40 ปีแสงจากโลก TRAPPIST-1 มีดาวเคราะห์มากที่สุดที่รู้จักกันว่าอยู่ในเขตเอื้ออาศัยของดาวดวงเดียว
TRAPPIST-1 g เป็นขนาดที่ใหญ่ที่สุดในโลกโดยมีค่าประมาณ 1.1 เท่าของมวลโลก
หากดาวเคราะห์เป็นดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์พวกมันน่าจะรักษาบรรยากาศดั้งเดิมที่เต็มไปด้วยไฮโดรเจน ในทางตรงกันข้ามโลกหินมีพลังที่จะเปลี่ยนบรรยากาศของพวกเขา การเคลื่อนไหวของคาร์บอนสามารถมีบทบาทสำคัญในชั้นบรรยากาศของคุณ เสื้อคลุมแมกมาละลายคาร์บอนดักจับใต้พื้นผิว เมื่อแมกมาเคลื่อนที่ไปทางผิวน้ำความดันลดลงทำให้คาร์บอนสามารถหนีออกมาในรูปของก๊าซ บนโลกนั้นคาร์บอเนตที่ติดอยู่จะถูกปล่อยออกมาเป็นคาร์บอนไดออกไซด์ซึ่งเป็นก๊าซเรือนกระจกที่ช่วยให้โลกของเราเติบโตขึ้นโดยการกักความร้อนจากดวงอาทิตย์ การวิจัยที่ผ่านมาเปิดเผยว่าโลกเช่นดาวอังคารและดวงจันทร์สามารถดักจับวัสดุที่อุดมด้วยคาร์บอนรวมถึงองค์ประกอบอื่น ๆ และปล่อยมันสู่ชั้นบรรยากาศในรูปแบบก๊าซ
ดาวแคระแดงที่รู้จักกันในชื่อดาวแคระแดงเช่น TRAPPIST-1 เป็นประชากรที่สูงที่สุดในกาแลคซี การศึกษาบางคนแนะนำว่าสามในสี่ดาวอาจเป็นดาวแคระ M ดาวที่มีอายุยาวนานนั้นเย็นกว่าและมืดกว่าดาวฤกษ์คล้ายดวงอาทิตย์ แต่ก็มีความว่องไวอย่างไม่น่าเชื่อทำให้ดาวเคราะห์ของพวกมันอยู่ในการแผ่รังสีด้วยเปลวไฟและการปะทุที่ทรงพลัง [วิธีบอกดาวประเภทต่าง ๆ (อินโฟกราฟิก)]
อุณหภูมิที่เย็นสบายของพวกเขายังสามารถทำให้เกิดปัญหาในการค้นหาชีวิต ดาวแคระ M มวลต่ำสามารถโม้เมฆและแม้กระทั่งไอน้ำในบรรยากาศเหมือนดาวเคราะห์ที่ใหญ่ที่สุด โมเลกุลเหล่านี้สามารถสร้างสัญญาณเท็จสำหรับนักดาราศาสตร์ที่พยายามศึกษาบรรยากาศของโลกที่โคจรรอบพวกมัน
เมื่อดาวเคราะห์ผ่านระหว่างดาวฤกษ์กับโลกนักดาราศาสตร์สามารถศึกษาแสงที่ไหลผ่านท้องฟ้าเพื่อปลดล็อกความลึกลับบางส่วนของชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์ เนื่องจากพวกมันมีโมเลกุลของน้ำแคระ M สามารถทำให้กระบวนการนี้ท้าทายยิ่งขึ้น มันยากที่จะตัดสินว่าสัญญาณบ่งบอกว่ามีน้ำมาจากดาวเคราะห์หรือดาวฤกษ์หรือไม่
“ เนื่องจากดาวมีคุณสมบัติเหล่านี้อยู่ภายในนั่นหมายความว่าการวัดที่คุณทำคุณไม่สามารถมั่นใจได้ 100% ว่าไม่ใช่ดาวที่คุณกำลังวัด” เวคฟอร์ดกล่าว คุณต้องสามารถแยกแยะการมีอยู่และผลกระทบที่ดาวนั้นมีต่อดาวเคราะห์เหล่านี้ได้
เพื่อช่วยในการจัดการกับความยุ่งเหยิง Wakeford และเพื่อนร่วมงานของเธอได้พัฒนาวิธีการกำจัดสิ่งเจือปนที่เป็นตัวเอก ขั้นแรกพวกเขาทำการศึกษาเชิงลึกของ TRAPPIST-1 เพื่อตรวจสอบว่าอุณหภูมิของดาวเปลี่ยนไปอย่างไรในสถานที่ต่าง ๆ
ดาวฤกษ์เองนั้นมีอุณหภูมิสามแบบที่แตกต่างกัน โดยทั่วไปดาวฤกษ์ค่อนข้างเย็นโดยมีหนึ่งในสามของมันปกคลุมอยู่ในจุดที่อบอุ่นกว่า 2,726 องศาเซลเซียส (4,940 องศาฟาเรนไฮต์) ดาวฤกษ์น้อยกว่า 3 เปอร์เซ็นต์ถูกปกคลุมด้วยจุดร้อนแรงมากที่อุณหภูมิ 5,526 C (9,980 F)
นั่นเป็นเพราะ TRAPPIST-1 ถูกปกคลุมด้วยจุดดาวที่ Wakeford กล่าวว่ามีขนาดเล็กและหรี่กว่าที่พบในดวงอาทิตย์ของเรา
“ การกระจายตัวของ [สปอต] เหมือนเกลือและพริกไทย - มันเพิ่งถูกกระจายไปทั่วสถานที่และกระจายอย่างสม่ำเสมอ” เวคฟอร์ดกล่าว
โดยการศึกษาดาวฤกษ์เป็นดาวเคราะห์แต่ละดวงในระบบของมันผ่านระหว่างมันกับโลกนักดาราศาสตร์สามารถตรวจสอบว่าอุณหภูมิของดาวเปลี่ยนไปอย่างไร
“ เราสามารถใช้ดาวเคราะห์เป็นเครื่องมือตรวจสอบคุณสมบัติอุณหภูมิของดาวได้” Wakeford กล่าว
ด้วยข้อมูลที่อยู่ในมือนักดาราศาสตร์จึงตรวจสอบชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์ด้วยตัวเองมั่นใจว่าพวกเขาสามารถอธิบายสัญญาณโมเลกุลที่มาจากดาวฤกษ์ได้ พวกเขาสามารถแยกแยะบรรยากาศไฮโดรเจนที่มีขนาดใหญ่และพองตัวรอบ g ซึ่งจะบอกว่ามันเป็นก๊าซยักษ์แทนที่จะเป็นโลกหินที่อากาศถูกเปลี่ยนแปลงโดยกระบวนการทางธรณีวิทยาและบรรยากาศ
“ นั่นนำไปสู่ธรรมชาติที่แท้จริงของโลกใบนี้” เวกฟอร์ดกล่าว
ทีมยังใช้การวัดเพื่อคำนวณรัศมีของดาวเคราะห์ที่ 1.124 เท่าของรัศมีโลกทำให้มีความหนาแน่นต่ำกว่าดาวเคราะห์ของเรา เหมาะกับ TRAPPIST-1 กรัมอย่างมั่นคง: เป็นโลกที่เต็มไปด้วยหิน
เมื่อมีดาวเคราะห์หกดวงอยู่นอกเส้นทางนักดาราศาสตร์หวังว่าจะหันความสนใจไปยังวัตถุที่เจ็ดและสุดท้าย TRAPPIST-1 h พวกเขาวางแผนที่จะศึกษาดาวเคราะห์ในช่วงฤดูร้อนปี 2562
“ มันน่าตื่นเต้นมากที่จะใช้วิธีนี้อีกครั้งไม่เพียง แต่จะเห็นว่าสิ่งที่ดาวเคราะห์ทำขึ้นมา แต่เพื่อดูว่าดาวมีการเปลี่ยนแปลงและส่งผลกระทบต่อโลกนี้อย่างไร” Wakeford กล่าว
นอกจากนี้กระบวนการที่พวกเขาพัฒนาเพื่อแยกการปนเปื้อนของไอน้ำออกจาก TRAPPIST-1 ยังสามารถนำไปใช้กับการสังเกตของคนแคระ M คนอื่น
การวิจัยได้รับการตีพิมพ์ในปลายปี 2018 ในวารสารดาราศาสตร์
