Rozbłyski gwiazdy TRAPPIST-1 mapowane: Czy egzoplanety z ekstremalnej strefy życia mają szansę na atmosferę?
Nowe obserwacje z Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba (JWST) i zaawansowane modele fizyczne rzucają nowe światło na ekstremalne warunki panujące w systemie TRAPPIST-1, jednym z najczęściej badanych układów planetarnych poza naszym Słońcem. Analiza częstotliwości i natężenia rozbłysków gwiazdy TRAPPIST-1 potwierdza, że choć planeta TRAPPIST-1e krąży w tak zwanej ekosferze, jej szanse na utrzymanie atmosfery — a tym samym na występowanie życia — są ciągle poddawane weryfikacji przez niszczycielską aktywność jej macierzystej gwiazdy.
TRAPPIST-1e – najbardziej obiecujący cel, lecz w ciągłym zagrożeniu
Układ TRAPPIST-1, oddalony od nas o około 40 lat świetlnych, jest niezwykły. Krąży w nim siedem skalistych planet wielkości Ziemi, z których trzy znajdują się w ekosferze (strefie, gdzie woda w stanie ciekłym może istnieć na powierzchni). Największe zainteresowanie budzi planeta TRAPPIST-1e, która jest najbardziej podobna do Ziemi pod względem wielkości i położenia w strefie nadającej się do zamieszkania.
Jednak jej gwiazda, ultra zimny czerwony karzeł, jest znacznie mniejsza, chłodniejsza i, co najważniejsze, bardziej burzliwa niż nasze Słońce. Właśnie ta ciągła i intensywna aktywność gwiazdowa stanowi główne wyzwanie dla habitatu.
Sześć rozbłysków dziennie — nowa siatka modeli fizyki plazmy
Ostatnie badania, oparte na danych z JWST zebranych w latach 2022 i 2023, skupiły się na szczegółowym mapowaniu rozbłysków TRAPPIST-1. Naukowcy, korzystając z nowej siatki modeli fizyki rozbłysków stworzonych m.in. przez Adama Kowalskiego, byli w stanie zrekonstruować procesy magnetyczne napędzające te zdarzenia.
Okazało się, że gwiazda TRAPPIST-1 produkuje średnio sześć znaczących rozbłysków dziennie. Chociaż poszczególne rozbłyski są słabsze (mają około dziesięciokrotnie mniej energetyczne wiązki elektronów) niż te typowe dla podobnych, chłodnych gwiazd, ich częstotliwość jest kluczowa.
Niszczycielskie promieniowanie i walka o atmosferę
Ciągłe bombardowanie wysokoenergetycznym promieniowaniem UV i rentgenowskim, nawet jeśli pochodzi z pojedynczo słabszych rozbłysków, stanowi poważne zagrożenie dla atmosfer planetarnych. Długotrwała ekspozycja na to promieniowanie prowadzi do erozji i ostatecznego zdmuchnięcia gazów atmosferycznych w przestrzeń kosmiczną.
Badacze podejrzewają, że najbliższe planety układu TRAPPIST-1 (b i c) prawdopodobnie straciły już swoje pierwotne atmosfery i przypominają teraz nagie, skaliste globy. W przypadku planety TRAPPIST-1e intensywne fluktuacje gwiazdy utrudniają astronomom uzyskanie czystych widm tranzytowych, co jest niezbędne do definitywnego określenia składu jej atmosfery.
Walka o atmosferę: Czy e ma tarcze?
Poprzednie obserwacje JWST, choć nie dały ostatecznej odpowiedzi na pytanie o obecność atmosfery na TRAPPIST-1e, pozwoliły wykluczyć kilka scenariuszy. Wiadomo już, że planeta ta raczej nie posiada grubej, zdominowanej przez wodór otoczki (co wyklucza scenariusz minineptuna). Wykluczono także gęste atmosfery bogate w dwutlenek węgla, analogiczne do tych na Wenus czy Marsie.
Obecnie najbardziej prawdopodobne są dwa scenariusze dla TRAPPIST-1e:
- Świat bezpowietrzny (bare rock).
- Świat z wtórną, cienką atmosferą bogatą w azot, podobną do ziemskiej.
W tym drugim przypadku obecność silnego pola magnetycznego planety byłaby absolutnie niezbędna do ochrony jej atmosfery przed ciągłymi rozbłyskami gwiazdy. Poszukiwanie pola magnetycznego na TRAPPIST-1e jest kolejnym kluczowym celem misji obserwacyjnych. Odkrycia te podkreślają, że poszukiwanie życia w układach czerwonych karłów typu M (które są najliczniejszym typem gwiazd we Wszechświecie) jest walką o równowagę między bliskością strefy życia a niszczycielską siłą macierzystej gwiazdy.
Źródła informacji:
- Space Daily: TRAPPIST 1 flares mapped to probe planetary habitability;
- NASA Science/JPL: NASA Webb Looks at Earth-Sized, Habitable-Zone Exoplanet TRAPPIST-1 e;
- University of Arizona News: A new look at TRAPPIST-1e, an Earth-sized, habitable-zone exoplanet;
- MIT News: Study finds exoplanet TRAPPIST-1e is unlikely to have a Venus- or Mars-like atmosphere.
Opracowanie: Agnieszka Nowak
