Astronomie

Wie wurde Trappist-1 entdeckt?

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Ich bin alle Fragen in dieser Community durchgegangen, die sich auf TRAPPIST-1 um zu wissen, wie die Planeten TRAPPIST-1b bis TRAPPIST-1h entdeckt wurden, aber es gibt keine.

Wie wurden sie entdeckt?


Der Stern im Zentrum von TRAPPIST-1 heißt 2MASS J23062928-0502285. Entdeckt wurde es vom Two Micron All-Sky Survey (2MASS), der zwischen 1997 und 2001 den gesamten Himmel im Infraroten abbildete. Daraus entstand ein Katalog von über 300 Millionen Objekten. TRAPPIST-1 selbst wurde 1999 katalogisiert. Der Name ist eigentlich seine Koordinaten in Rektaszension und Deklination.

Die Planeten des TRAPPIST-1 wurden durch die Methode der Transitphotometrie entdeckt. Dies funktioniert so, dass ein Teleskop einen Stern für eine gewisse Zeit beobachtet und die Lichtmenge aufzeichnet, die vom Stern ausgeht. Sie zeichnen auf, wie viel Licht vom Stern als Funktion der Zeit kommt, und erzeugen eine Lichtkurve. Wenn sie periodische Einbrüche in der Intensität des Sterns sehen, besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass dieser Stern von einem Planeten umkreist wird. Der Planet blockiert das Licht des Sterns jedes Mal, wenn es zwischen uns und dem Stern passiert. Dies verursacht die Einbrüche in der Lichtkurve. Ein Vorteil dieser Methode besteht darin, dass Sie mehrere Sterne im gleichen Sichtfeld scannen und alle nach Planeten analysieren können.

Indem sie messen, wie lange Planeten brauchen, um vor dem Stern vorbeizukommen, wie viel Licht er blockiert und wie oft sie umkreisen, können Wissenschaftler die Massen dieser Planeten und ihre Entfernung vom Stern mithilfe der Keplerschen Bewegungsgesetze berechnen calculate .

TRAPPIST-1 wurde ursprünglich vom Team Transiting Planets and Planetesimals Small Telescope - South als Planeten bestimmt, die es umkreisen. Aus ihren Daten stellten sie fest, dass es mindestens 3 Planeten hatte. Einer dieser Planeten befand sich in der bewohnbaren Zone des Sterns. Sie veröffentlichten ihre Ergebnisse in der Zeitschrift Natur im Mai 2016.

Nachdem TRAPPIST festgestellt hatte, dass das System von Planeten umgeben war, richtete die NASA das Spitzer-Weltraumteleskop darauf aus. Bodengestützte Beobachtungen von Trappist-1 sind schwierig, weil es so dunkel ist. Spitzer, ein Infrarot-Teleskop, machte genauere Messungen der Lichtkurven und stellte fest, dass sich mindestens 7 Planeten in der Umlaufbahn befanden, von denen sich 3 in der bewohnbaren Zone befanden. Weitere Beobachtungen wurden von zahlreichen anderen Teleskopen gemacht, darunter das Very Large Telescope, UKIRT, das Liverpool Telescope und das William Herschel Telescope. Die Ergebnisse wurden auch veröffentlicht in Natur.

Hier ist ein Bild, das die von Spitzer gemessene Lichtkurve des TRAPPIST-1-Systems zeigt.


Der Zwergstern 2MASS J23062928-0502285 wurde 1999 erstmals katalogisiert, wenn ich das richtig verstanden habe.

Im Mai letzten Jahres (2016) veröffentlichte die Anlage Transiting Planets and Planetesimals Small Telescope-South (TRAPPIST) (ein automatisiertes 0,6-m-Zielfernrohr in Chile) ihre Beobachtungen des Zwergsterns und gab bekannt, dass sie 3 Exoplaneten gefunden hatten, die ihn umkreisten.

Ihre Beobachtungen wurden dann vom VLT und dem Spitzer-Weltraumteleskop (und anderen) weiterverfolgt, und die 500-Stunden-Beobachtung des SST hat zu dieser Ankündigung der Identifizierung der zusätzlichen 4 Exoplaneten geführt, die sie weiter nutzen können diese Daten, um die Größen und Massen von 6 von ihnen zu messen.

Das Wiki bietet:

https://en.wikipedia.org/wiki/TRAPPIST

https://en.wikipedia.org/wiki/TRAPPIST-1

http://simbad.u-strasbg.fr/simbad/sim-id?Ident=2MASS+J23062928-0502285#lab_notes


Die Entdeckung, über die in der Zeitschrift Nature berichtet wurde, wurde von Astronomen mit der Exoplaneten-Jagd der NASA gemacht Na Spitzer Weltraumteleskop.

Das Teleskop arbeitet mit den Infrarotwellenlängen, die von am hellsten leuchten TRAPPIST-1, und kann die winzige Verdunkelung erkennen, die auftritt, wenn ein vorbeiziehender oder "durchgehender" Planet das Licht von seinem Stern blockiert.

Spitzers Daten ermöglichten es dem Team, die Größe der sieben Planeten genau zu messen und die Massen und Dichten von sechs von ihnen abzuschätzen.

Der Spitzer wurde 2003 gestartet und sollte nie so lange im Weltraum bleiben, aber das Teleskop macht immer noch Entdeckungen, die über das hinausgehen, was man sich vorgestellt hatte. Es folgt der Umlaufbahn der Erde um die Sonne, bewegt sich jedoch etwas langsamer, sodass es sich mit der Zeit weiter von der Erde entfernt. Es befindet sich nun in seiner „letzten“ Phase, die bis 2018 andauert.

Für weitere Details:

1) https://www.theguardian.com/science/2017/feb/22/thrilling-discovery-of-seven-earth-sized-planets-discovered-orbiting-trappist-1-star

2) https://www.nasa.gov/press-release/nasa-telescope-reveals-largest-batch-of-earth-size-habitable-zone-planets-around/


Trappist-1 wurde vor etwa 17 Jahren erstmals von der 2MASS-Umfrage katalogisiert und hat die Katalognummer 2MASS J23062928-0502285.

Er wurde von Gizis et al. als ultra-dünner Stern mit einem Spektraltyp von M7,5 identifiziert. (2000) und Cruzet al. (2003), unter Verwendung einer Kombination von 2MASS und Eigenbewegung.

Der Grund für die Beobachtung durch das Trappist-Teleskop ist, dass Costa et al. (2006) (der ihm eine Spektralklasse M8 zuordnete) und ist daher für einen Stern dieser Art bei $V=18.8$ recht hell.


Ein weiterer Grund für das Interesse. Da der Stern so schwach und klein ist, heben sich die Planetensignaturen im Infraroten viel besser ab als bei einem sonnenähnlichen Stern. Der Stern wurde als „ultracooler brauner Zwerg“ beschrieben, was bedeuten würde, dass er in seinem Inneren nicht viel Kernfusion hat. Die Planeten sind ihrem Stern unglaublich nahe (viel näher als Merkur in unserem System), weshalb sie relativ warm sind.

Damit die Planeten überhaupt gefunden werden können, gibt es eine verrückte Ausrichtung, bei der die Planetenbahnen alle so ausgerichtet sind, dass sie ihren Mutterstern von unserem Aussichtspunkt aus verdunkeln - sie bewegen sich alle in der Ekliptik - der "Dinner Plate", die von gebildet wird ihre Kreise um ihren Mutterstern.

Beides wäre nicht wahr, wenn wir unser eigenes Sonnensystem aus der Ferne betrachten würden – die Sonne würde mit der aktuellen Teleskoptechnologie die Signaturen erdgroßer Planeten übertönen, und nur ein oder zwei der Planeten in unserem System würden vorne vorbeiziehen der Sonne, da die Umlaufbahnen in unserem Sonnensystem oberhalb und unterhalb der Ekliptik geneigt sind. Das ist also extremes Glück.

Die Planeten als „erdähnlich“ zu diskutieren, ist ein GROßER Weg. Sie sind keine Gasriesen wie Jupiter, und ihre Größe deutet darauf hin, dass sie wahrscheinlich felsig sind. Aber Erde und Venus würden aus dieser Entfernung gleich aussehen - und die Oberfläche der Venus liegt in der Nähe von 1000F mit einem Atmosphärendruck von 100x dem der Erde.

Was den Besuch anbelangt - die fortschrittlichsten Pläne für interstellare Raumschiffe beinhalten "Schiffe" mit einem Gewicht von wenigen Gramm, die sich mit einigen Prozent der Lichtgeschwindigkeit bewegen. Es würde mehrere hundert Jahre dauern, bis solche Mikrosonden dieses System erreichen.

Die große Aufregung ist, dass Weltraumteleskope mit einem so kleinen und schwachen Stern in naher Zukunft in der Lage sein werden, Infrarotsignaturen von den Planeten zu sammeln und dadurch eine atmosphärische Zusammensetzung zu erhalten - dies ist bei anderen "erdähnlichen" Planeten bisher nicht möglich. Und mit 7 Beispielen haben wir unsere ersten echten Statistiken für "erdähnliche" Exoplaneten-Features.


Das Leben in diesen Sternensystemen könnte die Erde entdeckt haben

Ein Blick auf Erde und Sonne aus Tausenden von Kilometern über unserem Planeten. Sterne, die eine Position betreten und verlassen, in der sie die Erde als Transitplaneten um unsere Sonne sehen können, werden aufgehellt. Quelle: OpenSpace/American Museum of Natural History

Wissenschaftler der Cornell University und des American Museum of Natural History haben 2.034 nahegelegene Sternensysteme identifiziert – innerhalb der kleinen kosmischen Entfernung von 326 Lichtjahren – die die Erde finden könnten, indem sie nur beobachten, wie unser hellblauer Punkt unsere Sonne überquert.

Das sind 1.715 Sternensysteme, die die Erde hätten entdecken können, seit die menschliche Zivilisation vor etwa 5.000 Jahren aufblühte, und 319 weitere Sternensysteme, die in den nächsten 5.000 Jahren hinzugefügt werden.

Exoplaneten um diese nahen Sterne haben einen kosmischen Sitz in der ersten Reihe, um zu sehen, ob die Erde Leben enthält, sagten die Wissenschaftler in einer am 23. Natur.

"Aus der Sicht der Exoplaneten sind wir die Außerirdischen", sagte Lisa Kaltenegger, Professorin für Astronomie und Direktorin von Cornells Carl Sagan Institute am College of Arts and Sciences.

"Wir wollten wissen, welche Sterne den richtigen Blickwinkel haben, um die Erde zu sehen, da sie das Licht der Sonne blockiert", sagte sie. "Und weil sich Sterne in unserem dynamischen Kosmos bewegen, wird dieser Aussichtspunkt gewonnen und verloren."

Kaltenegger und die Astrophysikerin Jackie Faherty, ein leitender Wissenschaftler am American Museum of Natural History und Co-Autor von "Past, Present and Future Stars That Can See Earth As A Transiting Exoplanet", verwendeten Positionen und Bewegungen aus dem Gaia eDR3-Katalog der European Space Agency um zu bestimmen, welche Sterne die Erdtransitzone betreten und verlassen – und für wie lange.

"Gaia hat uns eine genaue Karte der Milchstraße geliefert", sagte Faherty, "die es uns ermöglicht, in der Zeit rückwärts und vorwärts zu blicken und zu sehen, wo sich Sterne befanden und wohin sie sich bewegen."

Von den 2.034 Sternensystemen, die während des untersuchten Zeitraums von 10.000 Jahren die Erdtransitzone durchqueren, liegen 117 Objekte innerhalb von etwa 100 Lichtjahren von der Sonne entfernt, und 75 dieser Objekte befinden sich seit kommerziellen Radiostationen auf der Erde in der Erdtransitzone begann vor etwa einem Jahrhundert, ins All zu senden.

Wissenschaftler der Cornell University und des American Museum of Natural History haben 2.034 nahegelegene Sternensysteme identifiziert, die die Erde finden könnten, indem sie nur beobachten, wie unser hellblauer Punkt unsere Sonne überquert. Bildnachweis: NASA/AMNH OpenSpace über D. Desir

„Unsere solare Nachbarschaft ist ein dynamischer Ort, an dem Sterne diesen perfekten Aussichtspunkt betreten und verlassen, um zu sehen, wie die Erde die Sonne in rasantem Tempo passiert“, sagte Faherty.

Im Katalog von 2.034 Sternensystemen sind sieben Exoplaneten enthalten. Jede dieser Welten hatte oder wird die Gelegenheit haben, die Erde zu entdecken, so wie die Wissenschaftler der Erde Tausende von Welten gefunden haben, die andere Sterne durch die Transittechnik umkreisen.

Durch die Beobachtung entfernter Exoplaneten, die ihre eigene Sonne passieren oder kreuzen, können die Astronomen der Erde die von dieser Sonne im Hintergrund beleuchtete Atmosphäre interpretieren. Wenn Exoplaneten intelligentes Leben beherbergen, können sie die Erde im Gegenlicht der Sonne beobachten und die chemischen Signaturen des Lebens in unserer Atmosphäre sehen.

Das Ross 128-System mit einem roten Zwergstern im Sternbild Jungfrau ist etwa 11 Lichtjahre entfernt und das zweitnächste System mit einem erdgroßen Exoplaneten (etwa 1,8-mal so groß wie unser Planet). Jeder Bewohner dieser Exowelt hätte die Erde 2.158 Jahre lang durch unsere eigene Sonne hindurchgehen sehen, beginnend vor etwa 3.057 Jahren, verloren sie ihren Aussichtspunkt vor etwa 900 Jahren.

Das Trappist-1-System, 45 Lichtjahre von der Erde entfernt, beherbergt sieben erdgroße Transitplaneten – vier davon in der gemäßigten, bewohnbaren Zone dieses Sterns. Obwohl wir die Exoplaneten um Trappist-1 entdeckt haben, werden sie uns nicht entdecken können, bis ihre Bewegung sie in 1.642 Jahren in die Erdtransitzone führt. Potenzielle Beobachter des Trappist-1-Systems werden 2.371 Jahre lang in den Sitzen des kosmischen Erdtransitstadions bleiben.

„Unsere Analyse zeigt, dass selbst die nächsten Sterne im Allgemeinen mehr als 1.000 Jahre an einem Aussichtspunkt verbringen, an dem sie den Erddurchgang sehen können“, sagte Kaltenegger. "Wenn wir davon ausgehen, dass das Gegenteil der Fall ist, bietet dies eine gesunde Zeitachse für nominelle Zivilisationen, um die Erde als einen interessanten Planeten zu identifizieren."

Das James-Webb-Weltraumteleskop, dessen Start noch in diesem Jahr erwartet wird, soll einen detaillierten Blick auf mehrere Transitwelten werfen, um ihre Atmosphären zu charakterisieren und schließlich nach Lebenszeichen zu suchen.

Die Initiative „Breakthrough Starshot“ ist ein ehrgeiziges Projekt, das darauf abzielt, eine Raumsonde in Nanogröße in Richtung des nächstgelegenen Exoplaneten um Proxima Centauri – 4,2 Lichtjahre von uns entfernt – zu starten und diese Welt vollständig zu charakterisieren.

„Man könnte sich vorstellen, dass Welten jenseits der Erde, die uns bereits entdeckt haben, die gleichen Pläne für unseren Planeten und unser Sonnensystem schmieden“, sagte Faherty. "Dieser Katalog ist ein faszinierendes Gedankenexperiment, für das uns vielleicht einer unserer Nachbarn finden kann."


Inhalt

Radius, Masse und Temperatur Bearbeiten

TRAPPIST-1d wurde mit der Transitmethode entdeckt, die es Wissenschaftlern ermöglicht, seinen Radius genau zu bestimmen. Der Planet ist ungefähr 0,784 R mit einer kleinen Fehlerquote von ca. 147 km. Variationen der Transitzeiten und komplexe Computersimulationen halfen dabei, die Masse des Planeten genau zu bestimmen, was dazu führte, dass die Wissenschaftler seine Dichte, Oberflächengravitation und Zusammensetzung berechnen konnten. TRAPPIST-1d ist nur 0,297 M , was ihn zu einem der am wenigsten massiven Exoplaneten macht, die bisher gefunden wurden. Es hat 61,6% der Dichte der Erde (3,39 g/cm 3 ) und knapp die Hälfte der Schwerkraft. Sowohl seine Masse, Dichte als auch Oberflächengravitation sind die niedrigsten im gesamten TRAPPIST-1-System. Darüber hinaus weist die Dichte von TRAPPIST-1d auf eine hauptsächlich felsige Zusammensetzung mit etwa ≤5% seiner Masse in Form einer flüchtigen Schicht hin. Die flüchtige Schicht von TRAPPIST-1d kann aus Atmosphären-, Ozean- und/oder Eisschichten bestehen. [1] TRAPPIST-1d hat eine Gleichgewichtstemperatur von 282,1 K (9,0 °C 48,1 °F) unter Annahme einer Albedo von 0. [2] Bei einer erdähnlichen Albedo von 0,3 beträgt die Gleichgewichtstemperatur des Planeten etwa 258 K (− 15 °C 5 °F), sehr ähnlich der Erde bei 255 K (−18 °C −1 °F). [7]

Umlaufbahn Bearbeiten

TRAPPIST-1d ist ein Planet, der eng umkreist, wobei eine vollständige Umlaufbahn nur 4,05 Tage (etwa 97 Stunden) dauert. [2] Er kreist in einer Entfernung von nur 0,02228 AE vom Mutterstern oder etwa 2,2 % der Entfernung zwischen Erde und Sonne. [1] Zum Vergleich: Merkur, der innerste Planet unseres Sonnensystems, braucht 88 Tage für eine Umlaufbahn in einer Entfernung von etwa 0,38 AE. Die Größe von TRAPPIST-1 und die enge Umlaufbahn von TRAPPIST-1d um ihn bedeutet, dass der Stern vom Planeten aus gesehen 5,5-mal so groß erscheint wie die Sonne von der Erde aus. Während ein Planet in der Entfernung von TRAPPIST-1d von unserer Sonne eine verbrannte Welt wäre, bedeutet die geringe Leuchtkraft von TRAPPIST-1, dass der Planet nur das 1,043-fache des Sonnenlichts erhält, das die Erde empfängt, und liegt damit im inneren Teil der konservativen bewohnbaren Zone. [2]

Host-Stern Bearbeiten

Der Planet umkreist einen (Typ M) ultracoolen Zwergstern namens TRAPPIST-1. Der Stern hat eine Masse von 0,089 M (nahe der Grenze zwischen Braunen Zwergen und wasserstoffverschmelzenden Sternen) und einem Radius von 0,121 R . Es hat eine Temperatur von 2.516 K (2.243 °C 4.069 °F) und ist zwischen 3 und 8 Milliarden Jahre alt. Im Vergleich dazu ist die Sonne 4,6 Milliarden Jahre alt [8] und hat eine Temperatur von 5778 K (5504,85 °C, 9940,73 °F). [9] Der Stern ist metallreich, mit einer Metallizität ([Fe/H]) von 0,04 oder 109% der Sonnenmenge. Dies ist besonders seltsam, da zu erwarten ist, dass solche massearmen Sterne nahe der Grenze zwischen Braunen Zwergen und Wasserstoff fusionierenden Sternen erheblich weniger Metalle aufweisen als die Sonne. Seine Leuchtkraft ( L ) beträgt 0,05 % des Sonnenwertes.

Sterne wie TRAPPIST-1 haben die Fähigkeit, bis zu 4–5 Billionen Jahre zu leben, 400–500 Mal länger als die Sonne (die Sonne hat nur noch etwa 8 Milliarden Jahre Lebenserwartung, etwas mehr als die Hälfte ihrer Lebensdauer). [10] Aufgrund dieser Fähigkeit, über lange Zeiträume zu leben, ist es wahrscheinlich, dass TRAPPIST-1 einer der letzten verbleibenden Sterne sein wird, wenn das Universum viel älter ist als jetzt, wenn das Gas, das zur Bildung neuer Sterne benötigt wird, erschöpft, und die verbleibenden beginnen abzusterben.

Die scheinbare Helligkeit des Sterns oder wie hell er aus der Perspektive der Erde erscheint, beträgt 18,8. Daher ist es zu dunkel, um mit bloßem Auge gesehen zu werden (die Grenze dafür liegt bei 5,5).

Der Stern ist nicht nur sehr klein und weit entfernt, er strahlt auch vergleichsweise wenig sichtbares Licht aus, das hauptsächlich im unsichtbaren Infrarot leuchtet. Selbst aus der Nähe von TRAPPIST-1d, etwa 50 Mal näher als die Erde von der Sonne, empfängt der Planet weniger als 1% des sichtbaren Lichts, das die Erde von unserer Sonne sieht. Dies würde die Tage auf TRAPPIST-1d wahrscheinlich nie heller machen als die Dämmerung auf der Erde. Das bedeutet jedoch immer noch, dass TRAPPIST-1 am Himmel von TRAPPIST-1d leicht mindestens 3000-mal heller leuchten könnte als der Vollmond am Nachthimmel der Erde.

Modelle und damit Wissenschaftler teilen sich, ob ihre konvergenten Lösungen aus den Daten für TRAPPIST-1d eine erdähnliche Bewohnbarkeit oder einen schweren Treibhauseffekt anzeigen.

In mancher Hinsicht ist dieser Exoplanet einer der erdähnlichsten gefundenen. Viel kleiner als die Erde, die ihre Magnetosphäre beeinträchtigen kann, empfängt sie oberflächlich gesehen nur mehr als die Strahlung unseres Planeten. Es hat keine Atmosphäre auf Wasserstoff- oder Heliumbasis, was die größten Planeten unbewohnbar macht. Der Planet kann auch flüssiges und atmosphärisches Wasser haben, bis zu einem Vielfachen der Erde. [1] Eine dichte Atmosphäre, die wahrscheinlich durch die Gezeiten blockiert ist, könnte ausreichen, um Wärme auf die viel kältere dunkle Seite zu übertragen.

Die meisten Modelle der University of Washington für TRAPPIST-1d konvergieren stark auf einem venusähnlichen Planeten mit einer unbewohnbaren Atmosphäre. [5] Es befindet sich im inneren Teil der erwarteten bewohnbaren Zone seines Muttersterns (wo bei einer recht geringen Änderung von der Magnetosphäre der Erde, Bombardementgeschichte, Stern-/Planetengeschichte und Gasen flüssiges Wasser an der Oberfläche wäre). Fortschrittliche, dreidimensionale Modellierung konvergiert auf einen außer Kontrolle geratenen Treibhauseffekt Einige Lösungen haben ein wenig Wasser, das über die frühe heiße Phase in der Geschichte des Planeten hinaus überlebt. [11] [12]

TRAPPIST-1d kann dieser Erwärmung widerstehen, insbesondere wenn es gemäß anderen Analysen eine erdähnliche Albedo von ≥0,3 hat. Dieselben Forscher weisen darauf hin, dass eine solche Nähe zum Wirtsstern dazu neigt, die geothermische Aktivität zu erhöhen und den Meeresboden durch Gezeiten aufzuheizen. [13]

Ein Astronomenteam unter der Leitung von Michaël Gillon vom Institut d'Astrophysique et Géophysique der Universität Lüttich [14] in Belgien nutzte das TRAPPIST-Teleskop (Transiting Planets and Planetesimals Small Telescope) am La Silla-Observatorium in der Atacama-Wüste, Chile. [15] um TRAPPIST-1 zu beobachten und nach Planeten im Orbit zu suchen. Mithilfe der Transitphotometrie entdeckten sie drei erdgroße Planeten, die den Zwergstern umkreisen, die beiden innersten sind durch Gezeiten mit ihrem Wirtsstern verbunden, während der äußerste entweder innerhalb der bewohnbaren Zone des Systems oder etwas außerhalb davon zu liegen scheint. [16] [17] Das Team machte seine Beobachtungen von September bis Dezember 2015 und veröffentlichte seine Ergebnisse in der Mai-Ausgabe 2016 des Journals Natur. [15] [18]

Der ursprüngliche Anspruch und die vermutete Größe des Planeten wurden revidiert, als das vollständige Sieben-Planeten-System im Jahr 2017 enthüllt wurde:


Astronomie-Bild des Tages

Entdecke den Kosmos! Jeden Tag wird ein anderes Bild oder Foto unseres faszinierenden Universums zusammen mit einer kurzen Erklärung eines professionellen Astronomen gezeigt.

2016 Mai 7
Drei Welten für TRAPPIST-1
Abbildungsgutschrift: ESO / M. Kornmesser

Erläuterung: Drei neu entdeckte Welten umkreisen den ultracoolen Zwergstern TRAPPIST-1, der nur 40 Lichtjahre entfernt ist. Ihre Transite wurden zuerst von der belgischen Robotik entdeckt TRAnsitting PLanetten und PFahrspurenimal SEinkaufszentrum TTeleskop, TRAPPIST, am La-Silla-Observatorium der ESO in Chile. Die neu entdeckten Exoplaneten haben alle eine ähnliche Größe wie die Erde. Da sie ihren schwachen, winzigen Stern sehr nahe umkreisen, könnten sie auch Regionen haben, in denen die Oberflächentemperaturen das Vorhandensein von flüssigem Wasser zulassen, einem wichtigen Bestandteil des Lebens. Ihre verlockende Nähe zur Erde macht sie zu idealen Kandidaten für zukünftige Teleskoperkundungen der Atmosphären dieser potenziell bewohnbaren Planeten. Alle drei Welten erscheinen in der Vision dieses Künstlers, einer imaginären Szene nahe dem Horizont des äußersten Planeten des Systems. Natürlich passiert der innere Planet den dunklen, roten, fast jupitergroßen Mutterstern.


Links

Julien de Wit ist Postdoc bei der Seager Group. Er war Mitglied des internationalen Teams, zu dem auch Astronomen des MIT und der Universität Lüttich in Belgien gehörten, die im Februar 2017 über die Entdeckung von sieben erdgroßen Planeten berichteten, die TRAPPIST-1 umkreisen. De Wit leitete die Studie des Teams über die Atmosphären der Planeten , deren Zusammensetzung wesentliche Hinweise darauf geben kann, ob diese Planeten Lebenszeichen enthalten.


Touring Trappist-1: "Unglaubliches" Sternensystem könnte Leben beherbergen

Während kommende Teleskope wie das James Webb Space Telescope der NASA und das European Extremely Large Telescope uns über die Atmosphären der Trappist-1-Planeten und vielleicht ein wenig darüber erzählen könnten, was auf ihren Oberflächen passiert, kann es eine Weile dauern, bis wir ein direktes Bild aufnehmen können um zu sehen, wie sie für menschliche Augen aussehen könnten. Gillons Team sagte Reportern, dass die Planeten wahrscheinlich zu nahe an ihrem Stern seien, um ein solches Bild zu erhalten.

Aber der Co-Autor der Studie, Amaury Triaud von der University of Cambridge, sagte, wenn Sie auf der Oberfläche eines der Planeten stehen könnten, würden Sie viel weniger Licht vom Stern am Himmel erhalten, vielleicht vergleichbar mit der Lichtmenge, die wir kurz nach der die sonne ist am abend untergegangen.

Die Sonne würde jedoch wahrscheinlich nie auf der Tagesseite der Trappist-1-Planeten untergehen, da sie wahrscheinlich durch die Gezeiten blockiert sind, was bedeutet, dass sie sich nicht um eine Achse drehen und immer auf die gleiche Seite zu ihrem Stern zeigen, ähnlich wie der Mond es tut in Richtung Erde.

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Stellen Sie sich vor, Sie stehen auf der Oberfläche des Exoplaneten Trappist-1f. Das Konzept dieses Künstlers ist eine Interpretation dessen, wie es aussehen könnte.

"Das Spektakel (von der Oberfläche eines der Planeten aus) wäre schön, weil man hin und wieder einen anderen Planeten sehen würde, vielleicht doppelt so groß wie der Mond an unserem Himmel", erklärte Triaud und fügte hinzu, dass Trappist-1 zehn erscheinen könnte mal so groß am Himmel wie die Sonne uns macht und lachsfarben.

Diese Vision davon, wie diese neu entdeckten Cousins ​​​​auf unserem Planeten aussehen könnten, ist derzeit größtenteils nur eine fundierte Vermutung. Erwarten Sie, dass in den kommenden Jahren viele Teleskope in Richtung Aquarius und Trappist-1 schwenken, um seine Geheimnisse zu lüften.

"Die Leute werden in den kommenden Monaten immer mehr Neuigkeiten über dieses System erhalten", sagte Gillon. "Die Geschichte fängt wirklich erst an."


Inhalt

Masse, Radius und Temperatur

TRAPPIST-1h hat einen Radius von 0,773 R , eine Masse von 0,331 M , und etwa 56% der Erdoberflächengravitation. Es hat eine Dichte von 3,97 g/cm3, die der des Mars sehr ähnlich ist. Angesichts dieser Dichte müssen etwa ≤5% seiner Masse aus Wasser bestehen, wahrscheinlich in Form einer dicken Eisschale, da es nur etwa 13% des stellaren Flusses der Erde erhält. Es hat eine Gleichgewichtstemperatur von 169 K (−104 °C −155 °F), ähnlich der des Südpols der Erde.

Host-Star

TRAPPIST-1h umkreist den ultracoolen Zwergstern TRAPPIST-1. Es ist 0,121 R und 0,089 M , mit einer Temperatur von 2511 K und einem Alter zwischen 3 und 8 Milliarden Jahren. Zum Vergleich: Die Sonne hat eine Temperatur von 5778 K und ist etwa 4,5 Milliarden Jahre alt. TRAPPIST-1 ist auch sehr schwach, mit etwa der 0,0005-fachen Leuchtkraft der Sonne. Die scheinbare Helligkeit des Sterns oder wie hell er aus der Perspektive der Erde erscheint, beträgt 18,8. Daher ist es zu dunkel, um mit bloßem Auge gesehen zu werden.

Orbit

Obwohl es der am weitesten entfernte bekannte Planet in seinem System ist, umkreist TRAPPIST-1h seinen Wirtsstern mit einer Umlaufzeit von 18,868 Tagen und einem Umlaufradius von etwa 0,0619 AE. Dies ist sogar kleiner als die Umlaufbahn von Merkur um die Sonne (die etwa 0,38 AE beträgt). Δ]

Könnte Wasser aufnehmen

Obwohl die Umlaufbahn von TRAPPIST-1h innerhalb der Frostlinie seines Sterns liegt, könnte es flüssiges Wasser Ε] Ζ] unter einem H . beherbergen2-reiche Atmosphäre, entweder ursprünglich oder durch kontinuierliches Ausgasen in Kombination mit interner Erwärmung. Δ] Es könnte auch durch Gezeitenerwärmung möglicherweise einen unterirdischen Ozean beherbergen, was zu vulkanischer Aktivität und der Bildung von Geysiren führen kann.


Hubble untersucht Atmosphären von Exoplaneten in der bewohnbaren Zone TRAPPIST-1

Das Konzept dieses Künstlers erschien am 23. Februar 2017 auf dem Cover der Zeitschrift Nature und kündigte an, dass der nahe Stern TRAPPIST-1, ein ultra-kühler Zwerg, von sieben erdgroßen Planeten umkreist wird. Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech

Astronomen haben mit dem Hubble-Weltraumteleskop der NASA die erste spektroskopische Untersuchung der erdgroßen Planeten (d, e, f und g) innerhalb der bewohnbaren Zone um den nahegelegenen Stern TRAPPIST-1 durchgeführt. Diese Studie ist eine Fortsetzung der Hubble-Beobachtungen im Mai 2016 der Atmosphären der inneren TRAPPIST-1-Planeten b und c.

Hubble enthüllt, dass mindestens drei der Exoplaneten (d, e und f) keine geschwollenen, wasserstoffreichen Atmosphären ähnlich denen von Gasplaneten wie Neptun enthalten.

Zusätzliche Beobachtungen sind erforderlich, um den Wasserstoffgehalt der Atmosphäre des vierten Planeten (g) zu bestimmen. Wasserstoff ist ein Treibhausgas, das einen Planeten, der sich in der Nähe seines Sterns umkreist, erstickt, wodurch er heiß und lebensfeindlich wird. Die Ergebnisse begünstigen stattdessen kompaktere Atmosphären wie die von Erde, Venus und Mars.

Indem Hubble keine großen Mengen an Wasserstoff in den Atmosphären der Planeten entdeckt, trägt sie dazu bei, den Weg für das James Webb-Weltraumteleskop der NASA zu ebnen, das 2019 starten soll. Webb wird tiefer in die Atmosphären des Planeten eindringen und nach schwereren Gasen suchen, wie z B. Kohlendioxid, Methan, Wasser und Sauerstoff. Das Vorhandensein solcher Elemente könnte Hinweise darauf geben, ob Leben vorhanden sein könnte oder ob der Planet bewohnbar war.

&bdquoHubble führt die vorläufigen Aufklärungsarbeiten durch, damit Astronomen, die Webb verwenden, wissen, wo sie anfangen sollen&rdquo, sagte Nikole Lewis vom Space Telescope Science Institute (STScI) in Baltimore, Maryland, Co-Leiterin der Hubble-Studie. &ldquoDie Eliminierung eines möglichen Szenarios für die Zusammensetzung dieser Atmosphären ermöglicht es den Astronomen des Webb-Teleskops, ihre Beobachtungsprogramme so zu planen, dass nach anderen möglichen Szenarien für die Zusammensetzung dieser Atmosphären gesucht wird.&ldquo

Die Planeten umkreisen einen Roten Zwergstern, der viel kleiner und kühler ist als unsere Sonne. Die vier außerirdischen Welten sind Mitglieder eines Sieben-Planeten-Systems um TRAPPIST-1. Alle sieben Planetenbahnen sind ihrem Wirtsstern näher als Merkur unserer Sonne. Trotz der unmittelbaren Nähe der Planeten zu TRAPPIST-1 ist der Stern so viel kühler als unsere Sonne, dass auf den Oberflächen der Planeten flüssiges Wasser existieren könnte.

Zwei der Planeten wurden 2016 von TRAPPIST (dem Transiting Planets and Planetesimals Small Telescope) in Chile entdeckt. Das Spitzer-Weltraumteleskop der NASA und mehrere bodengestützte Teleskope entdeckten fünf weitere, wodurch sich die Gesamtzahl auf sieben erhöhte. Das TRAPPIST-1-System befindet sich etwa 40 Lichtjahre von der Erde entfernt.

&bdquoNiemand hätte jemals erwartet, ein System wie dieses vorzufinden&ldquo, sagte Teammitglied Hannah Wakeford von STScI. &bdquoSie haben alle dieselbe Sterngeschichte erlebt, weil sie denselben Stern umkreisen. Es ist eine Goldmine für die Charakterisierung erdgroßer Welten.&rdquo

Die Hubble-Beobachtungen machten sich die Tatsache zunutze, dass sich die Planeten alle paar Tage vor ihrem Stern kreuzen. Mit der Wide Field Camera 3 machten Astronomen spektroskopische Beobachtungen im Infrarotlicht und suchten nach der Signatur von Wasserstoff, der, falls vorhanden, durch eine geschwollene, ausgedehnte Atmosphäre filtern würde. &bdquoDie Planeten sind nah genug an ihrem Wirtsstern und haben sehr kurze Umlaufzeiten, was bedeutet, dass es viele Möglichkeiten gibt, Beobachtungen zu machen&ldquo, sagte Lewis.

Obwohl Hubble keine Beweise für Wasserstoff fand, vermuten die Forscher, dass die Atmosphären der Planeten bei ihrer Entstehung dieses leichte gasförmige Element enthalten haben könnten. Die Planeten könnten sich weiter von ihrem Mutterstern entfernt in einer kälteren Region der gasförmigen protostellaren Scheibe gebildet haben, die einst den Säuglingsstern umkreiste.

&bdquoDas System ist jetzt dynamisch stabil, aber die Planeten konnten sich in diesem engen Rudel nicht gebildet haben„, sagte Lewis. &bdquoSie&rsquor liegen jetzt zu nahe beieinander, also müssen sie dorthin gewandert sein, wo wir sie sehen. Ihre ursprüngliche Atmosphäre, die größtenteils aus Wasserstoff besteht, könnte verkocht sein, als sie sich dem Stern näherten, und dann bildeten die Planeten sekundäre Atmosphären.&rdquo

Im Gegensatz dazu haben sich die Gesteinsplaneten unseres Sonnensystems wahrscheinlich in der heißeren, trockeneren Region näher an der Sonne gebildet. &bdquoFür diese Planeten gibt es keine Analoga in unserem Sonnensystem&ldquo, sagte Wakeford. &bdquoEines der Dinge, die Forscher herausgefunden haben, ist, dass viele der häufiger vorkommenden Exoplaneten keine Analoga in unserem Sonnensystem haben. Die Hubble-Beobachtungen sind also eine einzigartige Gelegenheit, ein ungewöhnliches System zu untersuchen.&rdquo

Das Hubble-Team plant, Folgebeobachtungen im ultravioletten Licht durchzuführen, um nach Spuren von Wasserstoff zu suchen, der aus den Atmosphären der Planeten entweicht und durch Prozesse erzeugt wird, bei denen Wasser oder Methan tiefer in ihrer Atmosphäre beteiligt sind.

Astronomen werden dann das Webb-Teleskop verwenden, um diese planetarischen Atmosphären besser zu charakterisieren. Die Exoplaneten können eine Reihe von Atmosphären besitzen, genau wie die terrestrischen Planeten in unserem Sonnensystem.

&bdquoEine dieser vier könnte eine Wasserwelt sein&ldquo, sagte Wakeford. &bdquoEiner könnte eine Exo-Venus sein und ein anderer könnte ein Exo-Mars sein. Es ist interessant, weil wir vier Planeten haben, die unterschiedlich weit vom Stern entfernt sind. So können wir ein wenig mehr über unser eigenes vielfältiges Sonnensystem erfahren, weil wir erfahren, wie der TRAPPIST-Stern seine Planetenanordnung beeinflusst hat.&rdquo

Die Ergebnisse des Teams werden in der Ausgabe von Nature Astronomy vom 5. Februar veröffentlicht.


Astronomen entdecken neue Details über die bemerkenswerten sieben Gesteinsplaneten von TRAPPIST-1

Die Messung der Masse und des Durchmessers eines Planeten zeigt seine Dichte, die Wissenschaftlern Hinweise auf seine Zusammensetzung geben kann. Wissenschaftler kennen jetzt die Dichte der sieben TRAPPIST-1-Planeten mit einer höheren Genauigkeit als alle anderen Planeten im Universum, außer denen in unserem eigenen Sonnensystem. Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech

Genaue Messungen zeigen, dass die Exoplaneten des von den ULiège-Forschern entdeckten Systems bemerkenswert ähnliche Dichten aufweisen, was neue Hinweise auf ihre Zusammensetzung liefert.

Eine neue internationale Studie unter der Leitung des Astrophysikers Eric Agol von der University of Washington und unter Beteiligung vieler Wissenschaftler der ULiège (Astrobiology und STAR Institute) hat die Dichten der sieben Planeten des exoplanetaren Systems TRAPPIST-1 mit extremer Präzision gemessen ähnliche Zusammensetzungen für alle Planeten. Diese Tatsache macht das System noch bemerkenswerter und hilft, die Natur dieser faszinierenden Welten besser zu verstehen. Diese Studie wurde gerade in der veröffentlicht Zeitschrift für Planetenwissenschaft.

Das TRAPPIST-1-System beherbergt die größte Anzahl von Planeten von der Größe unserer Erde, die jemals außerhalb unseres Sonnensystems gefunden wurden. Das System wurde 2016 von einem Forschungsteam unter der Leitung von Michaël Gillon, Astrophysiker und FNRS Senior Research Associate (Astrobiologie/Naturwissenschaftliche Fakultät) an der ULiège entdeckt und bietet einen Einblick in die immense Vielfalt der Planetensysteme, die das Universum wahrscheinlich bevölkern.

Seit ihrer Entdeckung haben Wissenschaftler diese sieben Planeten mit mehreren Weltraumteleskopen (Kepler- und Spitzer-Teleskope der NASA) und bodengestützten Teleskopen (insbesondere TRAPPIST und SPECULOOS) untersucht. Allein das Spitzer-Teleskop, das vom Jet Propulsion Laboratory der NASA verwaltet wird, lieferte mehr als 1.000 Stunden gezielte Beobachtungen des Systems, bevor es im Januar 2020 außer Betrieb genommen wurde.

Drei mögliche Innenräume der TRAPPIST-1-Exoplaneten. Alle sieben Planeten haben sehr ähnliche Dichten, daher haben sie wahrscheinlich eine ähnliche Zusammensetzung. Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech

Hours of observations that enabled to refine the information we have on the exoplanetary system. “Since we can’t see the planets directly, we analyze in detail the variations of the apparent brightness of their star as they ‘transit’ it, i.e. as they passes in front of it,” explains Michaël Gillon.” Previous studies had already enabled astronomers to take precise measurements of the masses and diameters of the planets, which led to the determination that they were similar in size and mass to our Earth and that their compositions must have been essentially rocky.

“Our new study has greatly improved the precision of the densities of the planets, the measurements obtained indicating very similar compositions for these seven worlds,” says Elsa Ducrot, a doctoral student in Michaël Gillon’s team. “This could mean that they contain roughly the same proportion of materials that make up most rocky planets, such as iron, oxygen, magnesium and silicon, which make up our planet. “After correcting for their different masses, the researchers were able to estimate that they all have a density of around 8% less than the Earth’s, a fact that could have an impact on their compositions.

A different recipe

The authors of the study put forward three hypotheses to explain this difference in density with our planet. The first involves a composition similar to that of the Earth, but with a lower percentage of iron (about 21% compared to the 32% of the Earth). Since most of the iron in the Earth’s composition is found in the Earth’s core, this iron depletion of the TRAPPIST-1 planets could therefore indicate cores with lower relative masses.

The second hypothesis implies oxygen-enriched compositions compared to that of our planet. By reacting with iron, oxygen would form iron oxide, better known as ‘rust’. The surface of Mars gets its red color from iron oxide, but like its three terrestrial sisters (Earth, Mercury, and Venus), it has a core of unoxidized iron. However, if the lower density of the TRAPPIST-1 planets was entirely due to oxidized iron, then the planets would be ‘rusted to the heart’ and may not have a real core, unlike the Earth. According to Eric Agol, an astrophysicist at the University of Washington and lead author of the new study, the answer could be a combination of both scenarios — less iron in general and some oxidized iron.

A planet’s density is determined by its composition as well as its size: Gravity compresses the material a planet is made of, increasing the planet’s density. Uncompressed density adjusts for the effect of gravity and can reveal how the composition of various planets compare. Credit: NASA/JPL-Caltech

The third hypothesis put forward by the researchers is that the planets are enriched with water compared to the Earth. This hypothesis would agree with independent theoretical results indicating a formation of the TRAPPIST-1 planets further away from their star, in a cold, ice-rich environment, followed by internal migration. If this explanation is correct, then water could account for about 5% of the total mass of the four outer planets.

In comparison, water accounts for less than one-tenth of 1% of the total mass of the Earth. The three inner planets in TRAPPIST-1, located too close to their stars for water to remain liquid under most circumstances, would need hot, dense atmospheres like on Venus, where water could remain bound to the planet in the form of vapor. But according to Eric Agol, this explanation seems less likely because it would be a coincidence that all seven planets have just enough water present to have such similar densities.

“The night sky is full of planets, and it is only within the last 30 years that we have been able to begin to unravel their mysteries,” rejoices Caroline Dorn, astrophysicist at the University of Zurich and co-author of the article. “The TRAPPIST-1 system is fascinating because around this unique star we can learn about the diversity of rocky planets within a single system. And we can also learn more about a planet by studying its neighbors, so this system is perfect for that.

Reference: “Refining the Transit-timing and Photometric Analysis of TRAPPIST-1: Masses, Radii, Densities, Dynamics, and Ephemerides” by Eric Agol, Caroline Dorn, Simon L. Grimm, Martin Turbet, Elsa Ducrot, Laetitia Delrez, Michaël Gillon, Brice-Olivier Demory, Artem Burdanov, Khalid Barkaoui, Zouhair Benkhaldoun, Emeline Bolmont, Adam Burgasser, Sean Carey, Julien de Wit, Daniel Fabrycky, Daniel Foreman-Mackey, Jonas Haldemann, David M. Hernandez, James Ingalls, Emmanuel Jehin, Zachary Langford, Jérémy Leconte, Susan M. Lederer, Rodrigo Luger, Renu Malhotra, Victoria S. Meadows, Brett M. Morris, Francisco J. Pozuelos, Didier Queloz, Sean N. Raymond, Franck Selsis, Marko Sestovic, Amaury H. M. J. Triaud and Valerie Van Grootel, 22 January 2021, Planetary Science Journal.
DOI: 10.3847/PSJ/abd022


Siehe auch

  1. ↑ 1.01.11.21.31.41.51.61.7 Grimm, Simon L.; Demory, Brice-Olivier; Gillon, Michael; Dorn, Caroline; Agol, Eric; Burdanov, Artem; Delrez, Laetitia; Sestovic, Marko et al. (2018). "The nature of the TRAPPIST-1 exoplanets". Astronomie und Astrophysik 613: A68. doi:10.1051/0004-6361/201732233. Bibcode:�A&A. 613A..68G.  
  2. ↑ 2.02.1 Delrez, Laetitia; Gillon, Michael; H.M.J, Amaury; Brice-Oliver Demory, Triaud; de Wit, Julien; Ingalls, James; Agol, Eric; Bolmont, Emeline et al. (2018). "Early 2017 observations of TRAPPIST-1 with Spitzer". Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society 475 (3): 3577–3597. doi:10.1093/mnras/sty051.  
  3. ↑ Van Grootel, Valerie; Fernandes, Catarina S.; Gillon, Michaël; Jehin, Emmanuel; Scuflaire, Richard et al. (2018). "Stellar parameters for TRAPPIST-1". Das Astrophysikalische Journal 853 (1): 30. doi:10.3847/1538-4357/aaa023. Bibcode:�ApJ. 853. 30V.  
  4. ↑"Temperate Earth-Sized Planets Found in Extraordinarily Rich Planetary System TRAPPIST-1". SpaceRef.ಖ February 2017 . http://spaceref.com/astronomy/temperate-earth-sized-planets-found-in-extraordinarily-rich-planetary-system-trappist-1.html .  
  5. ↑"NASA telescope reveals largest batch of Earth-size, habitable-zone planets around single star". Exoplanet Exploration: Planets Beyond our Solar System (Press release) . Retrieved 22 February 2017 .
  6. ↑ Barth, Patrick; Carone, Ludmila; Barnes, Rory; Noack, Lena; Mollière, Paul; Henning, Thomas (2020), Magma ocean evolution of the TRAPPIST-1 planets  
  7. ↑ Bourrier, Vincent; de Wit, Julien; Jäger, Mathias (31 August 2017). "Hubble delivers first hints of possible water content of TRAPPIST-1 planets". www.SpaceTelescope.org . http://www.spacetelescope.org/news/heic1713/ .  
  8. ↑ PTI (4 September 2017). "First evidence of water found on TRAPPIST-1 planets - The results suggest that the outer planets of the system might still harbour substantial amounts of water. This includes the three planets within the habitable zone of the star, lending further weight to the possibility that they may indeed be habitable.". The Indian Express . http://indianexpress.com/article/technology/science/first-evidence-of-water-found-on-trappist-1-planets-4827977/ .  
  9. ↑ Wang, Wu, Barclay, Laughlin (2017). "Updated Masses for the TRAPPIST-1 Planets". arXiv: 1704.04290 [astro-ph.EP]. CS1 maint: multiple names: authors list (link)

  •   Category:TRAPPIST-1 system
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Schau das Video: Landing on TRAPPIST-1e: Terrestial Super-Earth SpaceEngine (Juni 2022).


Bemerkungen:

  1. Dokus

    Ein sehr nützlicher Gedanke

  2. Leod

    Welche notwendigen Wörter ... Super, eine großartige Phrase

  3. Boc

    Ich denke, das ist ein schwerwiegender Fehler.



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