TRAPPIST-1c a jeho průzkum teleskopem Jamese Webba

Co jsme se dozvěděli o atmosféře druhé planety známého systému TRAPPIST-1? Teleskop už vyloučil přítomnost atmosféry u jeho první planety, viz nedávný blog. (délku blogu 3 min.)

Vesmírný teleskop Jamese Webba určitě není nutné představovat. Mimo jiné se zabývá také průzkumem známých blízkých exoplanet. S jeho pomocí se dá odhadnout, jak hustá je jejich atmosféra. Vědci ho samozřejmě namířili také na planetární systém, který obíhá Trappist 1 - věhlasnou hvězdu, u které se podařilo objevit už 7 exoplanet. 

TRAPPIST-1

Hvězda TRAPPIST-1, která se někdy označuje jako 2MASS J23062928-0502285, je chladná trpasličí hvězda - červený trpaslík. Nachází se ve vzdálenosti 39,13 světelných roků v souhvězdí Vodnáře.

Jak už naznačuje název typu hvězdy - není příliš velká ani hmotná. Má zhruba 1/12 hmotnosti a 1/9 průměru našeho Slunce. 

Její povrchová teplota se pohybuje kolem 2550 K. Vzhledem k malé velikosti a nízké teplotě má také nízkou jasnost - ta činí přibližně 1/250 000 jasnosti Slunce.

Dvě nejvnitřnější planety mají oběžné doby zhruba 1,5 a 2,4 dne, u nejvzdálenější, sedmé

planety by mohl jeden oběh trvat kolem 20 dnů. Planety jsou od své hvězdy vzdálené mezi jednou setinou a jednou dvacetinou astronomické jednotky (vzdálenosti Země - Slunce).

Struktura této planetární soustavy se tedy podobá spíše soustavě měsíců Jupiteru než

naší Sluneční soustavě.

Planety by měly obíhat kolem TRAPPIST-1 pravděpodobně v tzv. vázané rotaci - kterou vykazuje mimo jiné i náš Měsíc. Své hvězdě by pak přikláněly vždy jen jednu svou polokouli, zatímco na opačné polokouli by panovala věčná noc, rušená jen obrazy ostatních (nepříliš vzdálených) planet.

Teleskop Jamese Webba (JWST) a planeta TRAPPIST-1b

Když se nedávno zaměřil JWST na průzkum planety b (tedy nejvnitřnější planety systému), ukázalo se, že na ní není žádná atmosféra, která by mohla vyrovnávat teplotu na denní a noční straně. 

Související blog

https://danatenzler.blog.idnes.cz/blog.aspx?c=800413 

“Blíží se objev života na první exoplanetě?”

Nyní použil mezinárodní tým odborníků stejný teleskop k průzkumu druhé vnitřní planety soustavy - nazývané Trappist 1c. I u ní naznačují výsledky měření, že je atmosféra planety – pokud vůbec existuje – extrémně řídká.

TRAPPIST-1c

TRAPPIST-1c je v pořadí druhá ze sedmi známých planet v systému TRAPPIST-1. Kolem své hvězdy obíhá ve vzdálenosti 0,016 astronomické jednotky. Jeden oběh, tedy jeden její rok, tu trvá zhruba 2,42 pozemského dne. Planeta je o něco větší než Země, ale má přibližně stejnou hustotu, což naznačuje, že se musí jednat o kamennou planetu podobnou té naší. Její denní teplota by měla odpovídat 380 K, tedy zhruba 107 °C. 

Planeta TRAPPIST-1c je pro vědce dokonce ještě zajímavější než její sestry. Svou velikostí totiž nápadně připomíná Venuši. Nachází se v takové vzdálenosti od své hvězdy, že přijímá stejné množství energie. 

Vědci mohli tedy předpokládat, že má tato planeta (podobně jako Venuše) hustou atmosféru, skládající se z oxidu uhličitého. Stejně tak ale mohla mít druhá vnitřní planeta systému TRAPPIST-1 úplně jinou nebo dokonce chybějící atmosféru - vždyť vznikla nedaleko hvězdy jiného typu než naše Slunce. 

Během první miliardy let svého života vyzařují trpaslíci M silné rentgenové a ultrafialové záření, které může snadno odfouknout mladou planetární atmosféru. Navíc tu během vzniku planet nemusel být k dispozici dostatek vody, oxidu uhličitého a dalších těkavých látek, který by mohl vytvořit znatelnou atmosféru. Nemuselo se tu konat ani kometární bombardování, které zaneslo na povrch planet naší soustavy vodu během pozdějšího vývoje.

Průzkum teleskopem Jamese Webba

Tým MIRI (Webb's Mid-Infrared Instrument) pozoroval systém TRAPPIST-1 při čtyřech různých zatměních systému. 

Porovnáním jasnosti systému, když se planeta nachází za hvězdou (a teleskop registruje pouze hvězdné světlo) se stavem, kdy je planeta vedle hvězdy a teleskop vidí hvězdné i odražené planetární signály - mohl tým vědců vypočítat množství světla, odraženého denní stranou planety. 

Jeho množství souvisí s teplotou povrchu, která je zase ovlivněna existencí atmosféry. Pokud by se na planetě nacházela CO2 atmosféra, pohlcovala by světlo určitého spektra a záření planety by bylo slabší. Přítomné mraky by ovšem mohly světlo naopak odrážet a planeta by pak vypadala jasnější. Oba jevy by se mohly vzájemně rušit. 

Vědci jsou si jistí, že TRAPPIST-1 c obíhá tak blízko své hvězdy (na zhruba 1/50 vzdálenosti mezi Venuší a Sluncem), že se musí nacházet ve vázané rotaci - s denní a noční stranou. Na existenci husté atmosféry by tedy poukazovala denní teplota, která by byla nižší než očekávaná a vypočítaná teplota. Atmosféra totiž přerozděluje teplo z horké strany planety na její chladnou stranu. 

Ukázalo se, že nejpravděpodobnější scénář odpovídá skalnatému povrchu bez znatelné atmosféry. 

Absence husté atmosféry naznačuje, že planeta mohla vzniknout s relativně malým množstvím vody nebo o své plyny přišla v průběhu vývoje. To nedává moc nadějí, že na dalších planetách tohoto zajímavého systému mohou panovat podmínky, vhodné pro vznik života. Možná jsou stejně suché a nevlídné jako dvě nejvnitřnější z nich. 

Situace tedy zůstává napínavá - můžeme se těšit na další výzkum, pokud ho dovolí citlivost teleskopu. 

Ta je mimochodem úžasná. Pokles jasu, který Webb zaznamenal během zatmění, byl pouhých 0,04 procenta. To by se dalo srovnat se situací, kdy pozorujete 10 000 žárovek a všimnete si, že pouze čtyři z nich zhasly.

Zdroj: NASA