Nowe obserwacje rozbłysków odległej gwiazdy mogą pomóc w poszukiwaniu planet zdatnych do zamieszkania
Astrofizycy wykorzystali Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba, aby przyjrzeć się z bliska niestabilnej gwieździe.
Artystyczne przedstawienie układu TRAPPIST-1. Źródło: NASA/JPL-Caltech
Naukowcy z międzynarodowego zespołu przeprowadzili szczegółowe badania czterech rozbłysków słonecznych, które wystąpiły wokół gwiazdy TRAPPIST-1. Ta mała i aktywna gwiazda znajduje się około 40 lat świetlnych od Ziemi. Odkrycia te mają potencjał pomóc naukowcom w poszukiwaniu odległych egzoplanet, które przypominają naszą własną planetę, a być może nawet posiadają warunki umożliwiające istnienie życia.
Dzięki JWST po raz pierwszy w historii jesteśmy w stanie szukać planet wokół innych gwiazd, które mają takie rodzaje atmosfer wtórnych, jakie można znaleźć wokół, powiedzmy, Ziemi, Wenus lub Marsa – powiedział Ward Howard, główny autor badań i stypendysta NASA Sagan na Wydziale Nauk Astrofizycznych i Planetarnych w CU Boulder.
To polowanie może być jednak nieco skomplikowane.
Howard wyjaśnił, że większość małych i skalistych światów, które naukowcy planują zbadać za pomocą teleskopu Webba, krąży wokół czerwonych karłów – klasy gwiazd, które są jednymi z najbardziej wybuchowych w Galaktyce. Przykładem takiej gwiazdy jest TRAPPIST-1, wokół której krąży siedem znanych planet. Choć jest niewiele większa od Jowisza, generuje ona kilka razy dziennie duże rozbłyski – jasne i potężne erupcje energii, które rozprzestrzeniają promieniowanie daleko w przestrzeń kosmiczną. W porównaniu do tego, Słońce doświadcza rozbłysków o podobnej wielkości tylko około raz na miesiąc.
W rezultacie oglądanie planety wokół czerwonego karła może przypominać robienie zdjęcia znajomemu w klubie tanecznym z pulsującymi światłami.
W swoich najnowszych badaniach Howard i jego koledzy ogłosili, że znaleźli częściowe rozwiązanie. Korzystając z teleskopu Webba, najbardziej zaawansowanego teleskopu kosmicznego, jaki kiedykolwiek wystrzelono, zespół zarejestrował serię rozbłysków pochodzących z gwiazdy TRAPPIST-1 w ciągu około 27 godzin. Naukowcy opracowali matematyczną metodę, która pozwoliła na oddzielenie światła pochodzącego z tych rozbłysków od normalnego promieniowania gwiazdy. Można to porównać do użycia filtra do usuwania odblasków ze zdjęć wykonanych smartfonem.
Rezultat? Potencjalnie wyraźniejszy obraz planet i ich atmosfer.
Jeżeli chcemy dowiedzieć się więcej o egzoplanetach – powiedział Howard, naprawdę ważne jest zrozumienie ich gwiazd.
Cenne planety
Naukowcy od dawna mieli oko na TRAPPIST-1.
Ta gwiazda, która nie jest zbyt daleko od Ziemi w kategoriach galaktycznych, jest planetarną kopalnią złota: znajdują się przy niej trzy małe i skaliste światy, które spoczywają w tym, co naukowcy nazywają „ekosferą” – rejonie wokół gwiazdy, w którym teoretycznie może istnieć ciekła woda na powierzchni planety. Astrofizycy używają teleskopu Webba, aby sprawdzić, czy mogą wykryć ślady atmosfery wokół tych planet. (Lim kierował niedawnym badaniem, w którym nie wykryto śladów atmosfery wokół jednej planety w układzie, TRAPPIST-1 b).
Istnieje tylko kilka układów gwiezdnych, w których mamy możliwość poszukiwania tego rodzaju atmosfer – powiedział Howard. Każda z tych planet jest naprawdę cenna.
Howard zauważył, że ze względu na duże odległości, egzoplanety takie jak siedem światów TRAPPIST-1 mogą być obserwowane przez astrofizyków jedynie wtedy, gdy przechodzą na tle swoich gwiazd. Jednak w przypadku gwiazd o tak chaotycznym zachowaniu jak TRAPPIST-1, staje się to trudne do wykonania.
Jeżeli nie weźmie się pod uwagę rozbłysków, można wykryć w atmosferze cząsteczki, których tak naprawdę tam nie ma, lub błędnie określić ilość materii w atmosferze – powiedział.
Ostrzejsze obserwacje
To jeden z powodów, dla których Howard i jego koledzy chcieli przyjrzeć się TRAPPIST-1 z bliska.
Korzystając z teleskopu Webba, naukowcy dokonali przełomowego odkrycia – po raz pierwszy w historii zaobserwowali rozbłyski odległej gwiazdy w określonych długościach fal światła podczerwonego. Teleskop Webba jest szczególnie przystosowany do obserwacji tego rodzaju promieniowania. Dane zebrane przez zespół naukowców uchwyciły ewolucję czterech rozbłysków w najdrobniejszych szczegółach, podczas gdy one ewoluowały przez kilka godzin. Rosły one coraz jaśniejsze, osiągały maksimum intensywności, a następnie stopniowo przygasały. To niezwykłe odkrycie pozwoliło na lepsze zrozumienie procesów zachodzących wokół tej odległej gwiazdy.
Grupa naukowców była także w stanie skutecznie oddzielić światło pochodzące z rozbłysków gwiazdy TRAPPIST-1 od codziennego blasku gwiazdy. Dzięki analizie zebranych danych, zespół był w stanie usunąć około 80% światła pochodzącego z tych rozbłysków. To ważne osiągnięcie umożliwiło bardziej precyzyjne badanie i zrozumienie właściwości tych eksplozji na tle jasności gwiazdy TRAPPIST-1.
Howard zauważył, że choć liczby te nie są idealne, wyniki uzyskane przez zespół naukowców powinny pomóc astrofizykom w zebraniu jaśniejszych i bardziej precyzyjnych danych na temat siedmiu planet w układzie TRAPPIST-1. To podejście może być również zastosowane do innych podobnych układów gwiazdowych znajdujących się w pobliżu Ziemi.
Dzięki TRAPPIST-1 mamy naprawdę świetną okazję, aby zobaczyć, jak wyglądałaby planeta wielkości Ziemi wokół czerwonego karła – powiedział Howard.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
.jpg)
