Planetární systém TRAPPIST-1 je starší než Sluneční soustava

Vědci nyní mohou dobře odhadnout věk jedné z nejúchvatnějších doposud objevených planetárních soustav – TRAPPIST-1, což je soustava sedmi planet velikosti Země obíhajících kolem mimořádně studeného červeného trpaslíka, který se nachází ve vzdálenosti 40 světelných roků od Země. Astronomové v nové studii uvádějí, že hvězda TRAPPIST-1 je docela stará: její věk se odhaduje na 5,4 až 9,8 miliardy roků. To je téměř dvakrát více než věk Sluneční soustavy, která se zformovala zhruba před 4,5 miliardami roků.

Informace o objevu sedmi oběžnic v soustavě TRAPPIST-1 byla zveřejněna počátkem letošního roku na konferenci NASA. K objevu vedla kombinace dat z dalekohledu Transiting Planets and Planetesimals Small Telescope (TRAPPIST) v Chile, Spitzerova kosmického teleskopu NASA a dalších pozemních dalekohledů. Tři planety v soustavě TRAPPIST-1 mají své dráhy v obyvatelné zóně kolem trpasličí hvězdy, což je oblast, kde se na povrchu obíhajících kamenných těles může vyskytovat voda v kapalném stavu. Všech sedm planet má pravděpodobně tzv. vázanou rotaci, což znamená, že k mateřské hvězdě přivrací pouze jednu svoji polokouli.

V době objevu se astronomové domnívali, že soustava TRAPPIST-1 může být stará přibližně 500 miliónů roků, protože má velmi nízkou hmotnost (zhruba 8 % hmotnosti Slunce), takže jí netrvalo dlouho smrštit se na současnou velikost jen nepatrně větší než průměr planety Jupiter. Avšak i tento nízký věk byl nejistý. Jsou dráhy planet v tomto kompaktním systému stabilní? Mohl mít život dostatek času ke svému vývoji na některé z těchto planet?

„Naše závěry pomohou vymezit vývoj systému TRAPPIST-1, který přetrval několik miliard roků. To znamená, že se planety vyvíjely společně, jinak by se systém již dávno rozpadnul,“ říká Adam Burgasser, astronom na University of California, San Diego a hlavní autor článku. Dalším členem týmu byl Eric Mamajek, zástupce vědeckého programu pro NASA's Exoplanet Exploration Program na NASA's Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Kalifornie, který se podílel na výpočtu věku soustavy TRAPPIST-1. Výsledky objevu budou publikovány v časopise The Astrophysical Journal.

Není jasné, co tento vyšší věk znamená pro obyvatelnost planet. Na jedné straně starší hvězdy vybuchují méně než hvězdy mladé a Adam Burgasser a Eric Mamajek tvrdí, že TRAPPIST-1 je relativně klidná ve srovnání s jinými mimořádně studenými červenými trpaslíky. Na druhou stranu protože se planety nacházejí tak blízko hvězdy, za miliardy roků byly zřejmě bombardovány zářením o vysokých energiích, což mohlo vést k odpaření velkého množství vody a k úniku části atmosféry. Ekvivalent oceánů na Zemi se mohl vypařit z každé planety v soustavě TRAPPIST-1 kromě dvou nejvzdálenějších – planet g a h. V naší Sluneční soustavě je Mars příkladem planety, která pravděpodobně měla v minulosti vodu na svém povrchu, ale většinu vody a atmosféry ztratila v průběhu miliard roků vlivem vysokoenergetického záření Slunce.

Nicméně vysoký věk nutně neznamená, že atmosféra planety byla erodována. Je známo, že planety v soustavě TRAPPIST-1 mají nižší hustoty než Země. Je docela možné, že větší zásoby těkavých látek, jako je například voda, mohou vytvářet hustou atmosféru, která bude chránit povrch planety před škodlivou radiací. Hustá atmosféra může rovněž pomoci přerozdělovat teplo na noční polokouli těchto gravitačně vázaných planet a zvýšit tak její obyvatelnost. Ale to může mít i opačný účinek v podobě „překotného skleníkového efektu“, při kterém je atmosféra tak hustá, že dojde k přehřátí povrchu podobně jako na Venuši.

„Pokud na těchto planetách existuje život, můžeme spekulovat, že to bude houževnatý život, protože bude schopen přežívat miliardy roků některé potenciálně nepřátelské podmínky,“ říká Adam Burgasser.

Naštěstí hvězdy o nízké hmotnosti jako je TRAPPIST-1 mají takové teploty a jasnosti, které zůstávají relativně konstantní i několik biliónů roků, narušované občasným náhlým magnetickým vzplanutím. Životnost trpasličích hvězd jako TRAPPIST-1 je odhadována na mnohem delší dobu, než je stáří vesmíru při udávaném věku 13,7 miliardy roků (pro porovnání: očekávaná životnost Slunce je asi 10 miliard roků).

„Hvězdy mnohem hmotnější než Slunce spotřebovávají své palivo velmi rychle, svítípouze milióny roků a nakonec explodují jako supernova,“ říká Eric Mamajek. „Avšak TRAPPIST-1 se spíše podobá pomalu hořící svíčce, která bude svítit zhruba 900× déle, než je současné stáří vesmíru.“

K určení stáří hvězdy TRAPPIST-1 použili Adam Burgasser a Eric Mamajek několik vodítek včetně toho, jak rychle se hvězda pohybuje na své dráze kolem středu Mléčné dráhy (rychlejší hvězdy jsou obvykle starší), chemické složení její atmosféry a jak mnoho erupcí bylo registrováno v průběhu pozorovacího období. Všechny tyto zjištěné informace vedly k závěru, že hvězda je výrazně starší než Slunce.

Budoucí pozorování pomocí Hubbleova kosmického teleskopu HST (a v budoucnu i pomocí James Webb Space Telescope JWST) mohou odhalit, zda tyto planety mají atmosféry a zda se podobají zemskému ovzduší.

„Tyto nové závěry poskytují potřebné souvislosti pro budoucí pozorování planet v soustavě TRAPPIST-1, která nám mohou přinést pohled na problém, jak atmosféry planet vznikly a jak se dále vyvíjely a zda i nadále přetrvávají,“ dodává Tiffany Kataria z JPL, odbornice na exoplanety, která nebyla členkou výzkumného týmu.

Následující pozorování pomocí kosmické observatoře Spitzer mohou pomoci astronomům zlepšit jejich odhady hustot planet obíhajících kolem hvězdy TRAPPIST-1, což může vést k lepšímu pochopení jejich chemického složení.

Zdroj: https://www.nasa.gov/feature/jpl/trappist-1-is-older-than-our-solar-system

autor: František Martinek