Webb zužuje možnosti atmosféry exoplanety TRAPPIST-1 d

Exoplaneta TRAPPIST-1 d fascinuje astronomy hledající potenciálně obyvatelné světy mimo naši Sluneční soustavu, protože má podobnou velikost jako Země, je skalnatá a nachází se v oblasti kolem své hvězdy, kde je teoreticky možná kapalná voda na jejím povrchu. Podle nové studie využívající data z vesmírného dalekohledu Jamese Webba (JWST) však nemá atmosféru podobnou Zemi.

Ochranná atmosféra, přátelské Slunce a spousta tekuté vody – naše Země je výjimečné místo. S využitím bezprecedentních schopností teleskopu JWST se astronomové snaží zjistit, jak výjimečná a vzácná je naše domovská planeta. Může toto mírné prostředí existovat i jinde, dokonce i kolem jiného typu hvězdy? Systém TRAPPIST-1 nabízí lákavou příležitost k prozkoumání této otázky, protože obsahuje sedm světů o velikosti Země obíhajících kolem nejběžnějšího typu hvězdy v Galaxii: červeného trpaslíka.

„Nakonec chceme vědět, zda podobné prostředí, jaké máme na Zemi, může existovat i jinde a za jakých podmínek. Vesmírný dalekohled Jamese Webba nám sice poprvé umožňuje zkoumat tuto otázku na planetách velikosti Země, ale v tomto okamžiku můžeme TRAPPIST-1 d vyloučit ze seznamu potenciálních dvojčat nebo bratranců Země,“ uvedla Caroline Piaulet-Ghorayebová z Chicagské univerzity a Trottierova institutu pro výzkum exoplanet (IRex) na Montrealské univerzitě, hlavní autorka studie publikované v The Astrophysical Journal.

Planeta TRAPPIST-1 d
Systém TRAPPIST-1 se nachází 40 světelných let daleko a v roce 2017 byl odhalen jako držitel rekordu v počtu kamenných planet o velikosti Země obíhajících kolem jedné hvězdy díky datům z vyřazeného Spitzerova vesmírného dalekohledu a dalších observatoří. Vzhledem k tomu, že se jedná o slabého, relativně studeného červeného trpaslíka, leží „obyvatelná zóna“ – kde může být teplota planety tak akorát, že je možná kapalná povrchová voda – mnohem blíže ke hvězdě než ve Sluneční soustavě. TRAPPIST-1 d, třetí planeta červeného trpaslíka, leží na hranici tohoto mírného pásma, přesto je její vzdálenost od hvězdy pouze 2 procenta vzdálenosti Země od Slunce. TRAPPIST-1 d dokončí jeden oběh kolem své hvězdy, tedy svůj „rok“, za pouhé čtyři pozemské dny.

Webbův přístroj NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) nezaznamenal žádné molekuly z exoplanety TRAPPIST-1 d, které jsou běžné v zemské atmosféře, jako je voda, metan nebo oxid uhličitý. Piaulet-Ghorayebová však nastínila několik možností pro tuto exoplanetu, které zůstávají otevřené pro další studium.

„Existuje několik potenciálních důvodů, proč kolem TRAPPIST-1 d nezaznamenáváme atmosféru. Mohla by mít extrémně tenkou atmosféru, kterou je obtížné detekovat, podobně jako u Marsu. Alternativně by mohla mít velmi husté mraky ve vysokých výškách, které blokují naši detekci specifických atmosférických podpisů – něco spíše jako Venuše. Nebo by to mohla být pustá skála bez jakékoliv atmosféry,“ řekla Piaulet-Ghorayebová.

Hvězda TRAPPIST-1
Ať už je situace v případě TRAPPIST-1 d jakákoliv, být planetou obíhající kolem červeného trpaslíka je těžké. TRAPPIST-1, hostitelská hvězda systému, je známá svou aktivitou a často uvolňuje záblesky vysokoenergetického záření, které může odvanout atmosféru jejích malých planet, zejména těch, které obíhají nejblíže. Vědci jsou nicméně motivováni hledat známky atmosfér na planetách TRAPPIST-1, protože červení trpaslíci jsou nejběžnějšími hvězdami v naší Galaxii. Pokud si planety dokážou udržet atmosféru pod vlnami drsného hvězdného záření, mohly by se dostat kamkoliv.

„Citlivé infračervené přístroje Webbova teleskopu poprvé umožnily proniknout do atmosfér těchto menších a chladnějších planet,“ řekl Björn Benneke z IREx na Univerzitě v Montréalu, spoluautor studie. „JWST slouží k hledání atmosfér na planetách o velikosti Země a k definování hranice mezi planetami, které si atmosféru udržet dokážou, a těmi, které ji udržet nemohou.“

Vnější planety hvězdy TRAPPIST-1
Pozorování vnějších planet u TRAPPIST-1 pomocí JWST stále probíhají, což v sobě skrývá jak potenciál, tak i nebezpečí. Benneke uvedl, že planety e, f, g a h mohou mít větší šanci na vytvoření atmosféry, protože jsou dále od energetických erupcí své hostitelské hvězdy. Jejich vzdálenost a chladnější prostředí však ztěžují detekci atmosférických signálů, a to i pomocí infračervených přístrojů Webbova teleskopu.

„Všechna naděje ohledně atmosfér kolem planet TRAPPIST-1 ještě není ztracena,“ řekla Piaulet-Ghorayebová. „I když jsme u planety d nenašli žádný velký, výrazný atmosférický podpis, stále existuje potenciál, že vnější planety zadržují velké množství vody a dalších atmosférických složek.“

„Naše detektivní práce teprve začíná. Zatímco TRAPPIST-1 d se může ukázat jako pustá skála osvětlená krutou červenou hvězdou, vnější planety TRAPPIST-1 e, f, g a h mohou mít stále husté atmosféry,“ dodal Ryan MacDonald, spoluautor článku, nyní na University of St Andrews ve Spojeném království a dříve na University of Michigan. „Díky Webbovu teleskopu nyní víme, že TRAPPIST-1 d má daleko k pohostinnému světu. Zjišťujeme, že Země je ve vesmíru ještě výjimečnější.“

Zdroj: https://esawebb.org/news/weic2516/?lang

autor: František Martinek