Im Februar 2017 kündigte ein Team europäischer Astronomen die Entdeckung eines Sieben-Planeten-Systems an, das den nahe gelegenen Stern TRAPPIST-1 umkreist. Abgesehen von der Tatsache, dass alle sieben Planeten felsig waren, gab es den zusätzlichen Bonus, dass drei von ihnen in der bewohnbaren Zone von TRAPPIST-1 kreisten. Daher wurden mehrere Studien durchgeführt, um festzustellen, ob Planeten im System bewohnbar sind oder nicht.
Einer der wichtigsten Faktoren bei Habitabilitätsstudien ist das Alter des Sternensystems. Grundsätzlich neigen junge Sterne dazu, aufzuflackern und schädliche Strahlungsausbrüche freizusetzen, während Planeten, die ältere Sterne umkreisen, längere Zeit Strahlung ausgesetzt waren. Dank einer neuen Studie von zwei Astronomen ist jetzt bekannt, dass das TRAPPIST-1-System doppelt so alt ist wie das Sonnensystem.
Die Studie, die in veröffentlicht wird Das astrophysikalische Journal unter dem Titel „Über das Zeitalter des TRAPPIST-1-Systems“ wurde von Adam Burgasser, einem Astronomen an der Universität von Kalifornien in San Diego (UCSD), geleitet. Zu ihm gesellte sich Eric Mamajek, stellvertretender Programmwissenschaftler für das Exoplanet Exploration Program (EEP) der NASA am Jet Propulsion Laboratory.
Gemeinsam konsultierten sie Daten zur Kinematik von TRAPPIST-1 (dh zur Geschwindigkeit, mit der es das Zentrum der Galaxie umkreist), zu Alter, magnetischer Aktivität, Dichte, Absorptionslinien, Oberflächengravitation, Metallizität und der Geschwindigkeit, mit der es Sternfackeln erfährt . Aus all dem stellten sie fest, dass TRAPPIST-1 ziemlich alt ist und zwischen 5,4 und 9,8 Milliarden Jahre alt ist. Dies ist bis zu doppelt so alt wie unser eigenes Sonnensystem, das sich vor etwa 4,5 Milliarden Jahren gebildet hat.
Diese Ergebnisse widersprechen früheren Schätzungen, wonach das TRAPPIST-1-System etwa 500 Millionen Jahre alt war. Dies beruhte auf der Tatsache, dass es so lange gedauert hätte, bis sich ein Stern mit geringer Masse wie TRAPPIST-1 (der ungefähr 8% der Masse unserer Sonne hat) auf seine Mindestgröße zusammengezogen hätte. Aber mit einer oberen Altersgrenze von knapp 10 Milliarden Jahren könnte dieses Sternensystem fast so alt sein wie das Universum selbst!
Wie Dr. Burgasser kürzlich in einer Pressemitteilung der NASA erklärte:
„Unsere Ergebnisse tragen wirklich dazu bei, die Entwicklung des TRAPPIST-1-Systems einzuschränken, da das System Milliarden von Jahren bestehen muss. Das bedeutet, dass sich die Planeten gemeinsam entwickeln mussten, sonst wäre das System längst auseinandergefallen. “
Die Auswirkungen könnten für Habitabilitätsstudien von großer Bedeutung sein. Zum einen erfahren ältere Stars weniger Aufflackern als jüngere. In ihrer Studie bestätigten Burgasser und Mamajek, dass TRAPPIST-1 im Vergleich zu anderen ultra-coolen Zwergsternen relativ leise ist. Da sich die Planeten um TRAPPIST-1 so nahe an ihrem Stern befinden, sind sie zu diesem Zeitpunkt Milliarden von Jahren Strahlung ausgesetzt.
Als solches ist es möglich, dass die meisten Planeten, die TRAPPIST-1 umkreisen, für die äußersten zwei erwarten, G und h - hätte wahrscheinlich ihre Atmosphäre entfernt - ähnlich wie vor Milliarden von Jahren mit dem Mars, als er sein schützendes Magnetfeld verlor. Dies steht sicherlich im Einklang mit vielen neueren Studien, die zu dem Schluss kamen, dass die Sonnenaktivität von TRAPPIST-1 dem Leben auf keinem seiner Planeten förderlich wäre.
Während sich einige dieser Studien mit dem Grad der Sternfackel von TRAPPIST-1 befassten, untersuchten andere die Rolle, die Magnetfelder spielen würden. Am Ende kamen sie zu dem Schluss, dass TRAPPIST-1 zu variabel ist und dass sein eigenes Magnetfeld wahrscheinlich mit den Feldern seiner Planeten verbunden ist, sodass Partikel vom Stern direkt auf die Planetenatmosphäre fließen können (wodurch sie mehr sein können) leicht abziehbar).
Die Ergebnisse waren jedoch keine ganz schlechten Nachrichten. Da die TRAPPIST-1-Planeten geschätzte Dichten haben, die niedriger als die der Erde sind, ist es möglich, dass sie große Mengen an flüchtigen Elementen (d. H. Wasser, Kohlendioxid, Ammoniak, Methan usw.) aufweisen. Diese könnten zur Bildung dicker Atmosphären geführt haben, die die Oberflächen vor viel schädlicher Strahlung und umverteilter Wärme auf den gezeitengesperrten Planeten schützten.
Andererseits könnte eine dicke Atmosphäre auch einen Venus-ähnlichen Effekt haben, der einen außer Kontrolle geratenen Treibhauseffekt erzeugt, der zu unglaublich dicken Atmosphären und extrem heißen Oberflächen geführt hätte. Unter diesen Umständen hätte jedes Leben, das auf diesen Planeten entstand, extrem robust sein müssen, um Milliarden von Jahren zu überleben.
Ein weiterer positiver Aspekt ist die konstante Helligkeit und Temperatur von TRAPPIST-1, die auch für Sterne der M-Klasse (Roter Zwerg) typisch sind. Sterne wie unsere Sonne haben eine geschätzte Lebensdauer von 10 Milliarden Jahren (fast zur Hälfte) und werden mit der Zeit immer heller und heißer. Rote Zwerge hingegen existieren vermutlich bis zu 10 Billionen Jahre - weit länger als das Universum existiert - und ändern ihre Intensität nicht wesentlich.
Angesichts der Zeit, die es dauerte, bis komplexes Leben auf der Erde entstanden war (über 4,5 Milliarden Jahre), könnte diese Langlebigkeit und Beständigkeit die Systeme der roten Zwergsterne zur besten langfristigen Wette auf Bewohnbarkeit machen. Dies war das Ergebnis einer kürzlich durchgeführten Studie, die von Prof. Avi Loeb vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) durchgeführt wurde. Und wie Mamajek erklärte:
„Sterne, die viel massereicher als die Sonne sind, verbrauchen ihren Treibstoff schnell, erhellen sich über Millionen von Jahren und explodieren als Supernovae. Aber TRAPPIST-1 ist wie eine langsam brennende Kerze, die etwa 900 Mal länger leuchtet als das aktuelle Zeitalter des Universums. “
Die NASA hat auch ihre Begeisterung über diese Ergebnisse zum Ausdruck gebracht. "Diese neuen Ergebnisse bieten einen nützlichen Kontext für zukünftige Beobachtungen der TRAPPIST-1-Planeten, der uns einen guten Einblick geben könnte, wie sich Planetenatmosphären bilden und entwickeln und ob sie bestehen oder nicht", sagte Tiffany Kataria, eine Exoplanetenwissenschaftlerin am JPL. Derzeit beschränken sich Habitabilitätsstudien von TRAPPIST-1 und anderen nahe gelegenen Sternensystemen auf indirekte Methoden.
In naher Zukunft werden Missionen der nächsten Generation wie das James Webb-Weltraumteleskop voraussichtlich zusätzliche Informationen liefern - beispielsweise, ob diese Planeten Atmosphären haben oder nicht und wie sie zusammengesetzt sind. Zukünftige Beobachtungen mit dem Hubble-Weltraumteleskop und dem Spitzer-Weltraumteleskop sollen auch unser Verständnis dieser Planeten und möglicher Bedingungen auf ihrer Oberfläche verbessern.
