Şubat 2017'de NASA bilim adamları, TRAPPIST-1 yıldız sistemi içinde yedi karasal (yani kayalık) gezegenin varlığını duyurdular. O zamandan beri, sistem bu gezegenlerden herhangi birinin yaşanabilir olup olmayacağını belirlemek için yoğun araştırmaların odak noktası olmuştur. Aynı zamanda, gökbilimciler sistemin tüm gezegenlerinin gerçekte açıklanıp hesaplanmadığını merak ediyorlardı.
Örneğin, kayalık gezegenleri (örneğin bizimki) olan diğer birçok sistemde olduğu gibi, bu sistemin dış erişimlerinde gizlenen gaz devleri olabilir mi? Bu, Carnegie Bilim Enstitüsü'nden araştırmacılar tarafından yönetilen bir bilim insanı ekibinin yakın tarihli bir çalışmada ele almaya çalıştığı soruydu. Bulgularına göre, TRAPPIST-1 gaz devleri tarafından yedi kayalık gezegenden çok daha büyük bir mesafede yörüngede tutulabilir.
“TRAPPIST-1 Gezegen Sisteminde Uzun Süreli Gaz Dev Gezegenlerinin Kütleleri Üzerindeki Astrometrik Kısıtlamalar” başlıklı çalışma geçtiğimiz günlerde Astronomi Dergisi. Çalışmalarında belirttiği gibi, ekip, Şili'deki Las Campanas Gözlemevi'nde du Pont teleskopunu kullanarak beş yıllık bir süre boyunca (2011'den 2016'ya kadar) TRAPPIST-1'den yapılan takip gözlemlerine dayanıyordu.
Bu gözlemleri kullanarak, TRAPPIST-1'in daha önce tespit edilmemiş gaz devlerinin sistemin dış menzillerinde yörüngeye girip giremeyeceğini belirlemeye çalıştılar. Carnegie Enstitüsü'nün Karasal Manyetizma Bölümü ve gazetenin baş yazarı ile astrofizikçi ve gezegensel bilim adamı Dr.Alan Boss'un Carnegie basın açıklamasında açıkladığı gibi:
“Dünya büyüklüğündeki gezegenleri ve süper Dünyaları içeren diğer yıldız sistemleri de en az bir gaz devine ev sahipliği yapıyor. Bu nedenle, bu yedi gezegenin daha uzun süreli yörüngeleri olan gaz devi kardeşleri olup olmadığını sormak önemli bir soru. ”
Boss yıllarca çalışmanın ortak yazarları ile bir dış gezegen avı araştırması gerçekleştirdi - Alycia J. Weinberger, Ian B. Thompson, et al. - Carnegie Astrometrik Gezegen Arama olarak bilinir. Bu araştırma, du Pont telekopunda astrometrik yöntemi kullanarak ekstrasolar gezegenleri araştıran Carnegie Astrometrik Gezegen Arama Kamerasına (CAPSCam) dayanmaktadır.
Bu dolaylı gezegen dışı avlanma yöntemi, bu ev sahibi yıldızın, sistemin kütle merkezi (diğer bir deyişle merkezi) etrafındaki yalpalamasını ölçerek bir yıldızın etrafında gezegenlerin varlığını belirler. CAPSCam kullanan Boss ve meslektaşları, sistemde yörüngede kalan potansiyel gaz devlerinin üst kütle sınırlarını belirlemek için TRAPPIST-1'in birkaç yıllık gözlemlerine güveniyorlardı.
Bundan, 4.6 Jüpiter Kütlesine kadar olan gezegenlerin bir yıl boyunca yıldızın etrafında dönebileceği sonucuna vardılar. Ayrıca, 1.6 Jüpiter Kütlesine kadar olan gezegenlerin 5 yıllık periyotlarla yıldızın yörüngesinde olabileceğini keşfettiler. Başka bir deyişle, TRAPPIST-1'in, dış menzillerinde yörüngede dönen uzun süreli gaz devlerinin olması, Güneş Sistemindeki Mars yörüngesinin ötesinde uzun süreli gaz devlerinin var olması gibi mümkündür.
Eğer doğruysa, bu dev gezegenlerin varlığı Güneş Sistemi'nin gaz devlerinin oluşumu hakkında devam eden bir tartışmayı çözebilir. Güneş Sistemi'nin oluşumu (yani Nebular Hipotezi) hakkında en yaygın kabul gören teoriye göre, Güneş ve gezegenler bir gaz ve toz bulutsusundan doğdu. Bu bulut merkezde kütleçekimsel çöküşün ardından Güneş'i oluşturdu, kalan toz ve gaz onu çevreleyen bir diske dönüştü.
Dünya ve diğer karasal gezegenlerin (Merkür, Venüs ve Mars) silikat mineralleri ve metallerinin birikmesinden Güneş'e daha yakın oluştu. Gaz devlerine gelince, bunların nasıl oluştuğuna dair bazı rakip teoriler var. Çekirdek Toplanma teorisi olarak bilinen bir senaryoda, gaz devleri, çevreleyen gazın bir örtüsünü çekecek kadar büyük hale gelen katı maddelerden (katı bir çekirdek oluşturan) birikmeye başladı.
Disk İstikrarsızlığı teorisi olarak bilinen rakip bir açıklama, gaz ve toz diski bir sarmal kol oluşumu (galaksiye benzer) aldığında oluştuğunu iddia ediyor. Bu kollar daha sonra kütle ve yoğunlukta artmaya başladı ve bebek gazı devlerini oluşturmak için hızla birleşti. Hesaplamalı modeller kullanarak, Boss ve meslektaşları her iki teoriyi de gaz devlerinin TRAPPIST-1 gibi düşük kütleli bir yıldızın etrafında oluşup oluşamayacağını görmek için düşündüler.
Çekirdek Toplanma olasılığı olmasa da, Disk İstikrarsızlığı teorisi, TRAPPIST-1 ve diğer düşük kütleli kırmızı cüce yıldızların etrafında gaz devlerinin oluşabileceğini gösterdi. Bu nedenle, bu çalışma zaten kayalık gezegenleri olduğu bilinen kırmızı cüce yıldız sistemlerinde gaz devlerinin varlığı için teorik bir çerçeve sunmaktadır. Geç gezegenlerin kırmızı cücelerinin yörüngesinde bulunduğu tespit edildiğinden, bu kesinlikle güneşdışı gezegen avcıları için cesaret verici bir haberdir.
TRAPPIST-1'in yanı sıra, bunlar Güneş Sistemine (Proxima b) en yakın güneşdışı gezegen ile LHS 1140b, Gliese 581g, Gliese 625b ve Gliese 682c'yi içerir. Ancak Boss'un da belirttiği gibi, bu araştırma hala başlangıç aşamasındadır ve kesin olarak herhangi bir şey söylenmeden önce çok daha fazla araştırma ve tartışma yapılması gerekmektedir. Neyse ki, bunun gibi çalışmalar, bu tür çalışma ve tartışmalara kapı açmaya yardımcı oluyor.
Boss, “TRAPPIST-1 etrafındaki uzun süreli yörüngelerde bulunan gaz devi gezegenleri çekirdek toplanma teorisine meydan okuyabilir, ancak disk istikrarsızlığı teorisine meydan okumak zorunda olmayabilir” dedi. “Burada çalıştığımız uzun süreli yörüngeler ile bilinen yedi TRAPPIST-1 gezegeninin çok kısa yörüngeleri arasında daha fazla araştırma yapmak için çok fazla alan var.”
Boss ve ekibi ayrıca CAPSCam ile gözlemlerin devam etmesinin ve veri analizi boru hattında daha fazla geliştirmenin ya uzun dönemli gezegenleri tespit edeceğini ya da üst kütle sınırlarına daha da sıkı bir kısıtlama getireceğini iddia ediyor. Ve elbette, James Webb Uzay Teleskopu gibi yeni nesil kızılötesi teleskopların konuşlandırılması, kırmızı cüce yıldızların etrafındaki gaz devlerinin avlanmasına yardımcı olacak.
