Pressmeddelande

Sju jordstora planeter överraskar hos ultrasval dvärgstjärna

22 februari 2017

Astronomer har hittat ett system av sju planeter, alla i jordens storlek, bara 40 ljusår bort. Med hjälp av teleskop på marken och i rymden, bland dem ESO:s Very Large Teleskop, upptäcktes planeterna när de passerade framför deras moderstjärna, den ultrasvala dvärgstjärnan TRAPPIST-1. Enligt forskningsartikeln som publiceras idag i tidskriften Nature ligger tre av planeterna i stjärnans beboeliga zon, vilket ökar chanserna för att planeterna har hav av vatten och att systemet kan härbärgera liv. Systemet har det hittills största antalet jordstora planeter och det största antalet planeter där flytande vatten på ytan är möjligt.

Astronomer har använt teleskopen TRAPPIST–South vid ESO:s La Sillaobservatorium, Very Large Telescope (VLT) vid Paranal och NASA:s rymdteleskop Spitzer, samt andra teleskop runtom i världen [1] för att bekräfta att det finns minst sju små planeter kring den röda dvärgstjärnan TRAPPIST-1 [2]. Alla planeterna, som fått beteckningarna TRAPPIST-1b, c, d, e, f, g och h med ökande avstånd från värdstjärnan, är alla ungefär lika stora som jorden [3].

Tack vare små nedgångar i stjärnans ljusstyrka som orsakas när en av de sju planeterna passerar framför den – händelser som kallas för passager – kan astronomer härleda information om deras storlek, sammansättning och banor [4]. De uppskattar att planeterna, eventuellt med undantag för den yttersta, är jämförbara med jorden vad gäller både storlek och temperatur.

Förstaförfattaren Michaël Gillon, astronom vid STAR-Institutet, Université de Liège, Belgien, är mycket glad över upptäckten.

– Detta är ett fantastiskt planetsystem – inte bara för att vi hittat så många planeter, utan för att de är överraskande lika jorden i storlek, säger han.

Med en massa som motsvarar bara åtta procent av solens är TRAPPIST-1 väldigt liten för en stjärna – bara marginellt större än planeten Jupiter. Trots att den ligger relativt nära jorden lyser den ändå svagt (i stjärnbilden Vattumannen). Astronomer har tidigare förväntat sig att sådana dvärgstjärnor kunde vara värdar till många jordliknande planeter med tätpackade banor, vilket skulle göra dem till lovande mål i jakten efter utomjordiskt liv. TRAPPIST-1 är det första sådant system som bekräftats.

Medförfattaren Amaury Triaud utvecklar.

– Energiproduktionen från dvärgstjärnan TRAPPIST-1 är mycket mindre än solens. För att det ska finnas ytvatten måste planeternas banor ligga mycket längre in än vad vi ser i solsystemet. Som tur är förefaller det vara just denna typ av konfiguration som vi ser omkring TRAPPIST-1, säger han.

Enligt forskarlagets mätningar är alla planeter i systemet i samma storleksklass som jorden och Venus i vårt solsystem, eller något mindre. Uppskattningarna av deras täthet pekar på alla är steniga planeter, med den yttersta som möjligt undantag.

Noter

[1] Tillsammans med NASA:s rymdteleskop Spitzer har forskarlaget använt många markbaserade anläggningar: TRAPPIST–South vid ESO:s La Sillaobservatorium i Chile, HAWK-I som sitter på ESO:s Very Large Telescope i Chile, TRAPPIST–North i Marocko, 3,8-meterteleskopet UKIRT i Hawaii, det 2-meters Liverpoolteleskopet och det 4-meters William Herschel Telescope på La Palma, Kanarieöarna, och SAAO:s enmetersteleskop i Sydafrika.

[2] TRAPPIST–South (the TRAnsiting Planets and PlanetesImals Small Telescope–South) är ett belgiskt robotteleskop med spegeldiameter på 0,6-meter som styrs från Université de Liège. Teleskopet, som ligger vid ESO:s La Sillaobservatorium i Chile, spenderar större delen av sin tid med att övervaka ett 60-tal av de närmast belägna himlakroppar i klasserna ultrasvala dvärgstjärnor och bruna dvärgar (himlakroppar vars massa inte är tillräckliga för att de ska kunna hålla igång fusionsreaktioner i sina kärnor), för att leta efter tecken på planetpassager. TRAPPIST-South, samt dess tvilling TRAPPIST-North, är båda föregångare till SPECULOOS-systemet, som just nu håller på att installeras vid ESO:s Paranalobservatorium.

[3] Tidigt under 2016 offentliggjordes upptäckten av tre planeter hos TRAPPIST-1 av ett forskarlag som även det leddes av Michaël Gillon. Forskarna följde sedan upp sina observationer alltmer intensivt efter att ha registrerat en uppseendeväckande trippelpassage med hjälp av instrumentet HAWK-I på VLT. Denna passage visade tydligt att minst en till okänd planet fanns i omloppsbana omkring stjärnan. Nu vet vi att att den smått historiska ljuskurvan faktiskt visar upp för första gången de tre tempererade planeterna, två av dem i den beboeliga zonen, som passerar framför värdstjärnan samtidigt.

[4] Passagemetoden (eller transitmetoden) är en av de vanligaste metoderna som astronomer använder för att upptäcka en planet omkring en avlägsen stjärna. De tittar på ljuset från stjärnan för att kunna se när en del av ljuset blockeras av en planet som passerar siktlinjen mot jorden framför värdstjärnan – en så kallad passage eller transit. När planeten går i bana omkring stjärnan förväntar vi oss att se reguljära små nedgångar i ljuset från stjärnan när planeter rör sig framför den.

[5] Bland möjliga sådana processer är tidjordseffekter. I sådana fall deformeras planeten upprepade gånger tack vare den gravitationella dragningskraften från stjärnan TRAPPIST-1, vilket leder till friktionskrafter och värme genereras inuti planeten. En sådan process ligger bakom de aktiva vulkanerna på Jupiters måne Io. Om TRAPPIST-1h har behållit sedan födseln en atmosfär med höga halter av väte skulle värmeförlusterna vara mycket låga.

[6] Upptäckten representerar också den längsta kända kedjan av exoplaneter som går i bana i nära resonans med varandra. Astronomerna mätte noga hur lång tid det tar för varje planet i systemet att fullborda ett varv runt TRAPPIST-1 – omloppstiden – och beräknade sedan kvoten mellan varje planets omloppstid och omloppstiden hos dess närmaste belägna granne. Kvoterna mellan omloppstiderna hos de sex innersta TRAPPIST-1 planeterna är väldigt nära enkla värden som 5:3 eller 3:2. Detta betyder att planeterna troligen bildades tillsammans men längre bort från värdstjärnan, för att sedan ha rört sig inåt till deras nuvarande konfiguration. Om detta scenario stämmer så skulle planeterna kunna vara himlakroppar med låg täthet och rika i flyktiga ämnen, vilket skulle i sin tur tala för en isig yta och/eller en atmosfär.

Mer information

Forskningsresultaten presenteras i en artikel med titeln “Seven temperate terrestrial planets around the nearby ultracool dwarf star TRAPPIST-1” av M. Gillon m. fl. som publiceras i tidsskriften Nature.

Forskarlaget består av M. Gillon (Université de Liège, Liège, Belgien), A. H. M. J. Triaud (Institute of Astronomy, Cambridge, Storbritannien), B.-O. Demory (Berns universitet, Bern, Schweiz; Cavendish Laboratory, Cambridge, Storbritannien), E. Jehin (Université de Liège, Liège, Belgien), E. Agol (University of Washington, Seattle, USA; NASA Astrobiology Institute's Virtual Planetary Laboratory, Seattle, USA), K. M. Deck (California Institute of Technology, Pasadena, CA, USA), S. M. Lederer (NASA Johnson Space Center, Houston, USA), J. de Wit (Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA, USA), A. Burdanov (Université de Liège, Liège, Belgien), J. G. Ingalls (California Institute of Technology, Pasadena, California, USA), E. Bolmont (University of Namur, Namur, Belgium; Laboratoire AIM Paris-Saclay, CEA/DRF - CNRS - Univ. Paris Diderot - IRFU/SAp, Centre de Saclay, Frankrike), J. Leconte (Univ. Bordeaux, Pessac, Frankrike), S. N. Raymond (Univ. Bordeaux, Pessac, Frankrike), F. Selsis (Univ. Bordeaux, Pessac, Frankrike), M. Turbet (Sorbonne Universités, Paris, Frankrike), K. Barkaoui (Oukaimeden Observatory, Marrakesh, Marocko), A. Burgasser (University of California, San Diego, California, USA), M. R. Burleigh (University of Leicester, Leicester, Storbritannien), S. J. Carey (California Institute of Technology, Pasadena, CA, USA), A. Chaushev (University of Leicester, Storbritannien), C. M. Copperwheat (Liverpool John Moores University, Liverpool, Storbritannien), L. Delrez (Université de Liège, Liège, Belgien; Cavendish Laboratory, Cambridge, Storbritannien), C. S. Fernandes (Université de Liège, Liège, Belgien), D. L. Holdsworth (University of Central Lancashire, Preston, Storbritannien), E. J. Kotze (South African Astronomical Observatory, Cape Town, Sydafrika), V. Van Grootel (Université de Liège, Liège, Belgien), Y. Almleaky (King Abdulaziz University, Jeddah, Saudiarabien; King Abdullah Centre for Crescent Observations and Astronomy, Makkah Clock, Saudiarabien), Z. Benkhaldoun (Oukaimeden Observatory, Marrakesh, Marocko), P. Magain (Université de Liège, Liège, Belgien), och D. Queloz (Cavendish Laboratory, Cambridge, Storbritannien; Astronomy Department, Université de Genève, Schweiz).

ESO, Europeiska sydobservatoriet, är Europas främsta samarbetsorgan för astronomisk forskning och världens mest produktiva astronomiska observatorium. Det stöds av 16 länder: Belgien, Brasilien, Danmark, Finland, Frankrike, Italien, Nederländerna, Polen, Portugal, Schweiz, Spanien, Storbritannien, Sverige, Tjeckien, Tyskland och Österrike. ESO:s ambitiösa verksamhet rör design, konstruktion och drift av avancerade markbaserade forskningsanläggningar som gör det möjligt för astronomer att göra banbrytande vetenskapliga upptäckter. ESO spelar dessutom en ledande roll i att främja och organisera samarbeten inom astronomisk forskning. ESO driver tre unika observationsplatser i Chile: La Silla, Paranal och Chajnantor. Vid Paranal finns Very Large Telescope, världens mest avancerade observatorium för synligt ljus, och två kartläggningsteleskop. VISTA arbetar i infrarött ljus och är världens största kartläggningsteleskop och VST (VLT Survey Telescope) är det största teleskopet som konstruerats enbart för att kartlägga himlavalvet i synligt ljus. ESO är en huvudpartner i ALMA, världens hittills största astronomiska projekt. Och på Cerro Armazones, nära Paranal, bygger ESO det europeiska extremt stora 39-metersteleskopet för synligt och infrarött ljus, ELT. Det kommer att bli ”världens största öga mot himlen”.

Länkar

• Forskningsartikeln i Nature
• En novell om TRAPPIST-1 av Laurence Suhner (i Nature)
• Hemsidan för teleskopet TRAPPIST från Université de Liège
• OrCA Lab vid Université de Liège
• SPECULOOS-projektet vid Université de Liège
• NASA Spitzer:s pressmeddelande
• Bilder på VLT

Kontakter

Michaël Gillon
University of Liege
Liege, Belgium
Tel: +32 43 669 743
Mobil: +32 473 346 402
E-post: michael.gillon@ulg.ac.be

Amaury Triaud
Kavli Exoplanet Fellow, University of Cambridge
Cambridge, United Kingdom
Tel: +44 1223 766 690
E-post: aht34@cam.ac.uk

Emmanuël Jehin
University of Liège
Liège, Belgium
Tel: +32 495237298
E-post: ejehin@ulg.ac.be

Brice-Olivier Demory
University of Bern
Bern, Switzerland
Tel: +41 31 631 51 57
Mobil: +44 78 66 476 486
E-post: brice.demory@csh.unibe.ch

Richard Hook
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6655
Mobil: +49 151 1537 3591
E-post: rhook@eso.org

Johan Warell (Presskontakt för Sverige)
ESO:s nätverk för vetenskaplig kommunikation
Skurup, Sverige
Tel: +46-706-494731
E-post: eson-sweden@eso.org

Connect with ESO on social media

Detta är den översatta versionen av ESO:s pressmeddelande eso1706 som har tagits fram inom ESON, ett nätverk av medarbetare i ESO:s medlemsländer. ESON-representanterna fungerar som lokala kontaktpersoner för media i samband med ESO:s pressmeddelanden och andra händelser. ESON:s kontaktperson i Sverige är Johan Warell.