Upřesnili hmotnosti planet u TRAPPIST-1. Obsahují spoustu vody!

TRAPPIST-1, Kredit: ESO/M. Kornmesser
TRAPPIST-1, Kredit: ESO/M. Kornmesser

Evropská jižní observatoř vydala tiskovou zprávu, podle které jsou planety u TRAPPIST-1 bohaté na vodu. Došlo k průlomu ve výzkumu snad nejslavnějšího planetárního systému mimo Sluneční soustavu? Ano i ne.

Většinu exoplanet nevidíme a slavná sedmička u TRAPPIST-1 není výjimkou. V budoucnu snad budeme moci prozkoumat atmosféry těchto planet a odhadnout, jak by to mohlo vypadat na jejich povrchu. Zatím si alespoň můžeme lámat hlavu nad tím, z čeho se planety skládají. K tomu potřebujeme znát hustotu a pro zjištění hustoty velikost a hmotnost.


Velikost planet u TRAPPIST-1 známe díky pozorování Spitzerova dalekohledu a Keplera s přesností na 5 %.

U hustot byla tato přesnost někde mezi 28 a 95 %. Celé nám to totiž kazila hmotnost, kterou jsme znali hodně nepřesně.

U všech tranzitujících planet známe velikost a můžeme teoreticky změřit hmotnost pomoci měření radiálních rychlostí. Ale jen teoreticky. Planetární drobotina typu TRAPPIST-1 je mimo možnosti současných přístrojů.

TRAPPIST-1, Kredit: ESO/M. Kornmesser
TRAPPIST-1, Kredit:
ESO/M. Kornmesser

Můžeme však využít unikátní vlastnost systému TRAPPIST-1 a několika dalších, kterým se říká kompaktní. Všechny planety obíhají okolo hvězdy do vzdálenosti 9 milionů kilometrů, takže se vzájemně gravitačně ovlivňují a to se projevuje změnami v časech tranzitů (TTV).

Díky TTV můžeme měřit hmotnosti. V nové studii využili vědci celkem 284 různých tranzitů a nasadili na ně nový genetický algoritmus. Přesnost hustot se jim podařila zlepšit tak, že je nyní známe s přesností 5 až 12 %. To už není vůbec špatné!

TRAPPIST-1: nové parametry (Grimm et al.)

PlanetaPoloměr (Země)Hmotnost (Země)Hustota (Země)Gravitace (g)
b1.121,010,730,80
c1.101,160,880,97
d0.780.300,620,49
e0.910.771,020,93
f1.050.930,820,85
g1.151.150,760,87
h0.770,330,720,55

Jak je patrné z tabulky, pouze planeta e má hustotu podobnou Zemi. Hustoty výrazně menší než 1 mohou znamenat dvě věci: Některé z planet budou bohaté na těkavé látky – půjde o ledové světy tvořené horninami a ledem. Druhá možností je, že mají velmi hustou atmosféru.

Konkrétně:

  • TRAPPIST-1c a e: zřejmě mají kamenné jádro.
  • TRAPPIST-1 b, d, f, g a h: voda tvoří až 5 % hmotnosti planety, což je výrazně více než v případě Země (méně než 0,1 %). Planety mají zřejmě husté atmosféry z těkavých látek, oceány nebo jejich významnou část tvoří led.
  • TRAPPIST-1d: má nejnižší hmotnost ze všech. Může mít hustou atmosféru, nebo být pokrytá oceánem či ledovou krustou.
  • TRAPPIST-1e: Je to z hlediska velikosti a hustoty Zemi nejpodobnější planeta v systému. Dle dřívějších pozorování by měla dostávat asi 70 % záření, co dostává Země od Slunce. Rovnovážná teplota by mohla být okolo 250 Kelvinů (zhruba 20 stupňů pod bodem mrazu). Klíčové bude složení atmosféry, které neznáme.
  • TRAPPIST-1 d, e, f, g a h: je nepravděpodobné, že by měly řídkou atmosféru obohacenou o těžké plyny jako je oxid uhličitý.

Pomohl nový projekt

Tranzity pro měření TTV byly získány dalekohledem TRAPPIST a vznikajícím projektem SPECULOS, což bude soustava čtyř dalekohledů o průměru 1 metru na observatoři Paranal. SPECULOS má stejného provozovatele jako dalekohledy TRAPPIST – belgickou University of Liège.

Vědci získali od září 2015 do března 2017 celkem 107 tranzitů planety b, 72 planety c, 35 planety d, 28 planety e, 19 planety f, 16 planety g a 7 planety h.

Opřít se vědci mohli také o pozorování dalekohledu Spitzer a dalekohledu Kepler.

Zdroj: ESO