Le 39 svetlobnih let stran od nas imamo zelo zanimiv planetarni sistem. To je TRAPPIST-1, v katerem je drobcena zvezda, okoli nje pa se gosto gnete sedem eksoplanetov, tako kot Zemlja kamnitih in ravno prav toplih, da bi lahko gostili tekočo vodo. Lansko odkritje je močno završalo po vsem svetu, saj bi lahko bilo korak naprej v iskanju tako želene Zemlje 2.0, kraja, kjer bi lahko našli zunajzemeljsko življenje.

Poudarek je na "naj bi". O tamkajšnjih planetih človeštvo zares ve zelo malo, saj so preučevanja na takšni razdalji zahtevna. Skoraj vse, kar se da videti, je pikica svetlobe, iz katere lastnosti znanstveniki poskušajo nagrabiti čim več informacij. Ugotovitve pa navadno niso dejstva, temveč nabor najverjetnejših scenarijev na podlagi izračunov, modeliranj in z meritvami podprtih razlag. Toda več ko je (kakovostnih) opazovanj, bolj se nabor možnosti zmanjšuje. In v primeru sistema TRAPPIST-1 se seznam, nekoliko presenetljivo, oži v smeri vodnatosti. Prav to potrjuje tudi dvojica najbolj svežih raziskav, ki ju predstavljamo v tem članku.

Proti tarčni zvezdi se je v zadnjem letu usmerilo nekaj najzmogljivejših teleskopov sploh, od Hubbla, Spitzerja, Keplerja do ESO-ja, in napraskalo nekaj novih parametrov. Kaj so ugotovili? Na kratko: potrdili so, da je sedmero planetov kamnitih in da so najbrž do petodstotno vodnati. To ni samoumevno, saj ležijo zelo blizu matične zvezde, ki bi lahko atmosfere - in z njimi vodo - lahko zdavnaj odpihnila in hkrati priča v korist morebitnim razmeram za razvoj življenja.
"O TRAPPIST-1 danes vemo več kot o katerem koli drugem planetarnem sistemu razen našega," je izjavil Sean Carey, vodja znanstvenega oddelka za Spitzerjem.
Pa še nekoliko natančneje.

Od vleke do gostote
S prvo raziskavo, objavljeno v reviji Astronomy&Astrophysics, so se dokopali do natančnejše ocene gostote teh eksoplanetov, in sicer s pomočjo opazovanj vesoljskih teleskopov Spitzer, Kepler (Nasa) in kopnega SPECULOOS (ESO).
Gostota je pomemben, a pri zunajosončnih planetih težko dosegljiv podatek. Izračunati jo je mogoče, če sta znani tako masa kot prostornina objekta.
Do mase so se dokopali posredno: merili so čas obhoda vsakega posameznega trappistnika okoli zvezde, piše v Nasinem sporočilu za javnost. Izkazalo se je, da se v nasprotju z Zemljo, kjer je leto (razmeroma) stabilno, njihova precej spreminjajo. Celoten sistem TRAPPIST-1 je gosto nagneten, planeti pa drug drugemu "nagajajo" s težnostjo in spreminjajo obhodni čas. Vseh sedem je od matične zvezde oddaljenih manj kot Merkur od Sonca (60 milijonov kilometrov), pri čemer je Merkur najbolj notranji planet našega sistema. Če bi stali na enem izmed njih, bi bili včasih planeti včasih videti večji od Meseca na našem nebu, pa več bi jih bilo naenkrat ... medtem ko v Osončju druge planete vidimo kot pikice. Tako so dobili maso, od kod pa velikost? Vsakič ko planet iz našega zornega kota preči ploskvo matične zvezde, jo malo zatemni. Večjo senco ko vrže, večji je in obratno. Iz velikosti so dobili prostornino in na koncu gostoto, in to le z 10-odstotno možno napako, piše v sporočilu za javnost Univerze v Bernu. Prav gostota je sila poveden podatek, ki omogoča razmišljanja tudi o drugih značilnostih oddaljenih svetov.

"Planeti TRAPPIST-1 so si tako blizu, da se medsebojno motijo s težnostjo, in tako ploskev prečijo vsakič ob drugačni periodi. Spremembe so povezane z maso, oddaljenostjo in značilnostmi orbit. S pomočjo računalnika smo vse to lahko simulirali in model poganjali, vse dokler ni povsem ustrezal v realnosti izmerjenim vrednostim, ter nato pridobili še druge značilnosti," je prek ESO-jevega sporočila za javnost povedal Simon Grimm z bernske univerze.

Z modeliranjem do strukture
Švicarski znanstveniki so na podlagi dostopnih podatkov ustvarili model za vsakega posebej. Vanj so vključili oddaljenost od zvezde, leto, mase in gostote in kopico drugih dejavnikov. "To je izjemno zapleteno, 35-dimenzionalno vprašanje," je izjavil Grimm. Večino preteklega leta so se ukvarjali z izumljanjem novih tehnik in poganjanjem simulacij, da so nazadnje dosegli zadovoljiv izid. In to so približni izidi, planeti od notranjega proti zunanjemu.

• Trappist-1b: kamnito jedro, obkroženo z debelim, vročim in parnim ozračjem, precej večjim od Zemljinega.
• Trappist-1c: kamnito jedro, tanjše ozračje, a vroče in s paro bogato.
• Trappist-1d: najmanjši s tretjino mase Zemlje. Ima ali ogromno atmosfero, ocean ali plast ledu, neznank je veliko.
• Trappist-1e: kot edini je gostejši od Zemlje, najbrž ima kompaktnejše železno jedro. Tanjše, Zemlji podobno ozračje. Našemu planetu najbolj podoben po velikosti, gostoti in prejetem sevanju.
• Trappist-1f, -g in -h: so tako daleč od zvezde, da bi bili lahko popolnoma prekriti z ledom. Če imajo ozračje, najbrž nima težjih molekul, kot je ogljikov dioksid.
  (še več informacij na drugi fotografiji desno)

Glede na dozdajšnje raziskave so osrednji planeti v območju Zlatolaske, kar pomeni, da naj bi bile temperature tam pravšnje za tekočo vodo. Notranji so najbrž prekriti z vodno paro, zunanji pa z ledom.

"Zanimivo je, da najgostejši planeti niso najbližji zvezdi in da tisti hladni ne morejo imeti gostih atmosfer," je komentirala soavtorica raziskave, Caroline Dorn.

Hlapni elementi, najverjetneje voda, v njihovi masi zajemajo do pet odstotkov. To je ogromno oziroma kar 250-krat več od Zemljinih 0,02 odstotka.

Zakaj "verjetno" voda? Pri modeliranju so Švicarji uporabili tudi druge elemente, npr. ogljikov dioksid. A meritvam iz dejanskih opazovanj je dejansko najbolj ustrezal model z vodo, poleg tega je ta snov najpogostejša v protoplanetarnih diskih.

Hubble znova na delu
V tem času je sistem natančno opazoval tudi vesoljski teleskop Hubble. V reviji Nature Astronomy objavljena raziskava pritrjuje, da so planeti verjetno kamniti, v praksi pa je dodala še nekaj ščepcev pogleda v atmosfere.
Kaj je počel stari teleskop? Čakal je na tranzite, torej prehode mimo ploskve zvezde. Del svetlobe je takrat obšel robove planeta, kjer je atmosfera, kar je žarke spremenilo. S pomočjo spektrometrije oz. lomljenja svetlobe na posamezne valovne dolžine je zmogel zaznati "podpise" določenih elementov.

V iskanju t. i. Zemlje 2.0 je ključno, da Hubble ne najde podpisa vodika. Ta je namreč značilen za plinske velikane, kot je Neptun, manj značilen pa za kamnite svetove. In če se tam že najde, je navadno uničujoč, kar priča peklensko vroča Venera.

Hubble je premeril planete 1d, -e, -f in -g. Pri 1g možnosti velikega ozračja ni mogoče izključiti, pri drugih treh pa vodika zagotovo ni našel. To sicer še ne pomeni, da imajo nam podoben, "prijazen" plinski ovoj. Vse druge možnosti so odprte in raznolike. Več o njih bo lahko povedal prihajajoči vesoljski teleskop James Webb.
"Dinamika sistema je danes stabilna, toda planeti niso mogli nastati v tako povezanem krdelu. Preblizu so si. Nekoč v preteklosti so morali migrirati in zavzeti današnje položaje. Prvinske atmosfere, večinoma sestavljene iz vodika, bi lahko med približevanjem zvezdi povrele in izginile, planeti pa so najbrž vzpostavili sekundarna ozračja," je izjavila Nikole Lewis iz Hubblove ekipe.

Ultrahladna zvezda
Zvezda TRAPPIST-1 je ultrahladna rdeča pritlikavka, po oceni Nase stara med 5,4 in 9,8 milijarde let (Sonce jih šteje 4,5 milijarde). Vsebuje le devet odstotkov mase Sonca (rumene pritlikavke). Sveti dolgo, razmeroma stabilno in predvsem šibko, za desetino Sonca, zato svojega "krdela" še ni spražila.
Na videz benigna in slabotna zvezda pa ima - z vidika hipotetične prijaznosti do življenja - eno težavo. Rdeče pritlikave se ponašajo s pogostejšimi, silnejšimi izbruhi in nevihtami. Če to počne tudi TRAPPIST-1, potem se njegova zvezdni veter in ultravijolična svetloba zaganjata v planete in jim odnašata atmosfero.

Sevanje namreč razbija morebitno vodno paro na vodik in kisik, ju segreva in odganja v vesolje, in če planet nima močnega magnetnega polja, potem lahko skozi milijone let ostane brez plinskega ovoja, pa tudi vode, kot se je zgodilo Marsu. Zato denimo znanstveniki dvomijo o za hipotetično življenje primernih razmerah na najbližjem eksoplanetu, tistem pri zvezdi Proksima Kentavra (ki ni nujno edini).

Isto bi se lahko zgodilo pri TRAPPIST-1. Hubble je denimo v zadnjem nizu opazovanj (septembra lani) premeril moč sevanja zvezde v ultravijoličnem delu. Na tej podlagi so znanstveniki ugotovili, da sta 1b in 1c do zdaj lahko izgubila za do 20 zemeljskih oceanov vode; 1e, 1f in 1g pa največ tri oceane.

Od belgijskega sira do zvezd
Obstoj prvih treh planetov pri tem 39 svetlobnih let oddaljenem sistemu je leta 2016 potrdil belgijski raziskovalec Michaël Gillon, in sicer na teleskopu Trappist, ki od leta 2010 deluje v Čilu. Naslednja opazovanja s Hubblom so okrepila domneve, da sta vsaj dva v območju Zlatolaske, leto pozneje pa so jih s pomočjo Spitzerja našli še dodatnih pet, ki so začeli obetati z vodnatega vidika.
Poudariti je treba, da je kljub vsemu o sistemu TRAPPIST-1 znanega precej malo in da tam še nihče ni potrdil za življenje prijaznih razmer, kaj šele življenja samega. Sistem je pač zelo daleč, v galaktičnem pogledu sicer v soseščini, a v praksi bi potovanje Voyagerja tja trajalo več kot 800.000 let.

Video 1: Trappisti se na ogled postavijo

Video 2: Simulacija sistema

Video 3: Navidezno potovanje od Zemlje do sistema Trappist-1

Video 4: Kako je Hubble prišel do podatkov o atmosfeah

Video 5: Kaj so absorbcijske črte