בפברואר 2017 הודיע צוות אסטרונומים אירופאים על גילוי מערכת שבעה כוכבי לכת המקיפה את הכוכב הסמוך TRAPPIST-1. מלבד העובדה כי כל שבעת כוכבי הלכת היו סלעיים, היה הבונוס הנוסף של שלושה מהם המסתובבים באזור המרחב של TRAPPIST-1. מאז אותו זמן נערכו מחקרים מרובים בכדי לקבוע אם אחד מכוכבי הלכת הללו יכול להיות ראוי למגורים.
בהתאם למטרה זו, מחקרים אלו התמקדו בשאלה אם כוכבי לכת אלה כוללים אווירה, קומפוזיציותיהם ופניםיהם. אחד המחקרים האחרונים נערך על ידי שני חוקרים ממעבדת הקול העולמות באוניברסיטת קולומביה, שקבעו כי לאחד מכוכבי הלכת TRAPPIST-1 (TRAPPIST-1e) יש גרעין ברזל גדול - ממצא שעלול להיות לו השלכות על יכולת הכוכב הזו.
המחקר - שכותרתו "TRAPPIST-1e בעל גרעין ברזל גדול", שהופיע לאחרונה ברשת - נערך על ידי גבריאל אנגלמן-סוויסה ודוד קיפינג, סטודנט בכיר לתואר ראשון ופרופסור עוזר לאסטרונומיה באוניברסיטת קולומביה, בהתאמה. לצורך המחקר, אנגלמן-סוויסה וקיפינג ניצלו את המחקרים האחרונים שהציבו אילוצים להמונים ולרדיוסים של כוכבי הלכת TRAPPIST-1.
מחקרים אלה ואחרים נהנו מהעובדה כי TRAPPIST-1 היא מערכת שבעה פלנטות, מה שהופך אותה למתאימה באופן אידיאלי ללימודי אקסופלנט. כפי שפרופ 'קיפינג אמר למגזין החלל באמצעות המייל:
"זו מעבדה נהדרת למדע האקסופלינרי משלוש סיבות. ראשית, למערכת שבעה כוכבי לכת עוברים. עומק המעברים מכתיב את גודלו של כל כוכב לכת כך שנוכל למדוד את גודלם די מדויק. שנית, כוכבי הלכת מתקשרים זה לזה בכבידה ומובילים לשינויים בתקופות המעברים ואלה שימשו כדי להסיק את המוני כל כוכב לכת, שוב לדיוק מרשים. שלישית, הכוכב קטן מאוד בהיותו גמד M מאוחר, בערך שמיני בגודל השמש, ומשמעות הדבר היא כי מעברים נראים 8 ^ 2 = 64 פעמים עמוקים יותר מכפי שהיו היו אם הכוכב היה בגודל שמש. אז יש לנו הרבה דברים שעובדים לטובתנו כאן. "
יחד, אנגלמן-סוויסה וקיפינג השתמשו במדידות המוניות ורדיוס של כוכבי הלכת TRAPPIST-1 בכדי להסיק מהפרק המינימלי והמקסימאלי של רדיוס הליבה (CRF) של כל כדור הארץ. זה התבסס על מחקר שערכו בעבר (יחד עם ג'ינג'ינג צ'ן, מועמד לתואר שלישי באוניברסיטת קולומביה וחבר במעבדת Cool Worlds) בו פיתחו את השיטה שלהם לקביעת CRF של כדור הארץ. כפי שתיאר Kipping את השיטה:
"אם אתה מכיר את המסה והרדיוס בצורה מדויקת מאוד, כמו מערכת TRAPPIST-1, אתה יכול להשוות אותם לזה שחזה ממודלים של מבנה פנים תיאורטי. הבעיה היא שמודלים אלו כוללים בדרך כלל ארבע שכבות אפשריות, ליבת ברזל, מעטפת סיליקט, שכבת מים ומעטפת נדיפה קלילה (לכדור הארץ יש רק את שתי הראשונות, האווירה שלה תורמת זניחה למסה ורדיוס). אז ארבעה אלמונים ושני כמויות מדודים הם באופן עקרוני בעיה בלתי מוגבלת ובלתי פתירה. "
המחקר שלהם לקח בחשבון עבודות קודמות של מדענים אחרים שניסו להציב אילוצים על ההרכב הכימי של מערכת TRAPPIST-1. במחקרים אלה הניחו המחברים כי הרכבם הכימי של כוכבי הלכת קשור לזה של הכוכב, שניתן למדוד. עם זאת, אנגלמן-סוויסה וקיפינג נקטו בגישה "אגנוסטית" יותר ופשוט שקלו בתנאי הגבול של הבעיה.
"למעשה אנו אומרים כי בהתחשב במסה והרדיוס, אין דגמים עם ליבות הקטנות מ- X שיכולות להסביר את המסה והרדיוס שנצפו," אמר. "הליבה עשויה להיות גדולה יותר מ- X אבל צריכה להיות לפחות X מכיוון שאף מודלים תיאורטיים לא יכלו להסביר זאת אחרת. כאן אפוא X יתאים למה שאנו יכולים לקרוא לשבריר רדיוס הליבה המינימלי. לאחר מכן אנו משחקים את אותו המשחק בגבול המרבי. "
מה שקבעו הוא שגודל הליבה המינימלי של שישה מכוכבי הלכת TRAPPIST-1 היה למעשה אפס. פירוש הדבר שניתן להסביר את הקומפוזיציות שלהם ללא צורך בהכרח בליבת ברזל - למשל, מעטפת סיליקט טהורה יכולה להיות כל מה שיש. אך במקרה של TRAPPIST-1e, הם מצאו כי ליבתו חייבת להיות לפחות 50% מכוכב הלכת ברדיוס, ולכל היותר 78%.
השווה זאת לכדור הארץ, שם הגרעין הפנימי המוצק של ברזל וניקל והגרעין החיצוני הנוזלי של סגסוגת ברזל-ניקל מותכת מהווים 55% מרדיוס כדור הארץ. בין הגבול העליון והתחתון של ה- CRF של TRAPPIST-1e, הם הגיעו למסקנה כי עליו להיות גרעין צפוף, שככל הנראה דומה לכדור הארץ. ממצא זה יכול להיות שמשמעותו של כל כוכבי הלכת TRAPPIST-1, e הוא "הכי דומה לכדור הארץ" וסביר להניח שיש לו מגנטוספרה מגנה.
כפי שציין קיפינג, יכולות להיות לכך השלכות עצומות בכל מה שקשור לחיפוש אחר Exoplanets מגורים, ועלול לדחוף את TRAPPIST-1e לראש הרשימה:
"זה מרגש אותי יותר במיוחד מה- TRAPPIST-1e. כוכב לכת זה מעט יותר קטן מכדור הארץ, יושב ממש באזור המגורים ועכשיו אנו יודעים שיש לו ליבת ברזל גדולה כמו כדור הארץ. אנו גם יודעים שהיא אינה בעלת מעטפה קלילה והפכפכה הודות למדידות אחרות. יתר על כן, נראה כי TRAPPIST-1 הוא כוכב שקט יותר מפרוקסימה, כך שאני הרבה יותר אופטימי לגבי TRAPPIST-1e כביוספרה פוטנציאלית מאשר פרוקסימה B כרגע. "
אלה בהחלט חדשות טובות לאור מחקרים שנעשו לאחרונה שהצביעו על כך שפרוקסימה b לא צפויה להיות ראויה למגורים. בין הכוכבים הפולטים אבוקות עוצמתיות שניתן לראות בעין בלתי מזוינת לסבירות שהאווירה והמים הנוזלים לא ישרדו זמן רב על פני השטח שלה, האקסופלאנאט הקרוב ביותר למערכת השמש שלנו אינו נחשב כרגע כמועמד טוב למציאת עולם ראוי למגורים. או חיים חוץ-ארציים.
בשנים האחרונות קיפינג ועמיתיו הקדישו את עצמם ואת המעבדה הקולית לעולמות גם לחקר Exoplanets אפשרי סביב פרוקסימה סנטאורי. באמצעות הלוויין של חברת סוכנות החלל הקנדית והמיקרו-אריות והתנודדות הכוכבים (MOST), קיפטינג ועמיתיו עקבו אחר פרוקסימה סנטאורי במאי 2014 ושוב במאי 2015 כדי לחפש סימנים למעבר כוכבי לכת.
בעוד שהתגלית של פרוקסימה b נעשתה בסופו של דבר על ידי אסטרונומים ב- ESO בשיטת המהירות הרדיאלית, קמפיין זה היה משמעותי בהפניית תשומת הלב לסיכוי למצוא כוכבי לכת יבשתיים העשויים להתגורר סביב כוכבי M (גמד אדום) סמוכים. בעתיד, קיפינג וצוותו מקווים גם לערוך מחקרים על פרוקסימה b כדי לקבוע אם יש אווירה ולקבוע מה יכול להיות ה- CRF שלה.
שוב נראה כי אחד מכוכבי הלכת הסלעיים הרבים המקיפים את כוכב הגמד האדום (ואשר קרוב יותר לכדור הארץ) עשוי להיות מועמד ראשוני למחקרי הרגלים! סקרים עתידיים, אשר ייהנו מהכנסת הטלסקופים מהדור הבא (כמו ה- טלסקופ החלל של ג'יימס ווב) ללא ספק יחשוף יותר על מערכת זו ועל כל העולמות שניתן יהיה למגורים בה.
