Lehdistötiedote

Ultraviileä kääpiö ja seitsemän planeettaa

Leutoja Maapallon kokoisia maailmoja löydetty poikkeuksellisen runsaslukuisesta planeettajärjestelmästä

22. helmikuuta 2017

Tähtitieteilijät ovat löytäneet Maan kokoisista planeetoista koostuvan seitsemän planeetan järjestelmän vain 40 valovuoden etäisyydeltä. Käyttäen maan päältä ja avaruudesta havaintoja tekeviä teleskooppeja, mukaanlukien ESO:n VLT-teleskooppi, kaikki planeetat löydettiin niiden kulkiessa emotähtensä, nimellä TRAPPIST-1 tunnetun ultraviileän kääpiötähden editse. Tänään julkaisusarjassa Nature ilmestyvän tutkimusjulkaisun mukaan kolme planeetoista sijaitsee elinkelpoisella vyöhykkeellä ja niiden pinnalla saattaa olla vesivaltameriä, mikä kasvattaa todennäköisyyttä sille, että tässä tähtijärjestelmässä saattaa olla elämää. Tässä järjestelmässä on sekä suurin määrä tähän mennessä löydettyjä Maan kokoisia planeettoja että suurin määrä maailmoja, joiden pinnalla saattaa olla nestemäistä vettä.

ESO:n La Sillan observatorion TRAPPIST–South -teleskooppia, Paranalin VLT-teleskooppia (Very Large Telescope) ja NASA:n Spitzer-avaruusteleskooppia, sekä muita teleskooppeja eri puolilla maailmaa [1] käyttäneet tähtitieteilijät ovat nyt vahvistaneet vähintään seitsemän pienen planeetan olemassaolon viileän punaisen kääpiötähden TRAPPIST-1 kiertolaisina [2]. Järjestyksessä emotähdestään ulospäin lukien nimillä TRAPPIST-1b, c, d, e, f, g ja h nimettyjen planeettojen koot vastaavat suunnilleen Maapallon kokoa [3].

Kunkin seitsemän planeetan kulkujen tähden editse — mitä kutsutaan ylikuluksi — aiheuttamien tähdestä havaitun valon lyhyiden himmenemien ansiosta tähtitieteilijät saattoivat päätellä niiden koot, koostumukset ja kiertoradat [4]. He havaitsivat, että vähintään kuusi sisintä planeettaa ovat sekä kooltaan että lämpötilaltaan verrannolliset Maapallon kanssa.

Tutkimusjulkaisun pääkirjoittaja Michaël Gillon belgialaisesta Liègen yliopiston STAR-tutkimuslaitoksesta on ilahtunut löydöksistä: "Tämä on hämmästyttävä planeettajärjestelmä — ei vain siksi, että olemme löytäneet niin monta planeettaa, vaan siksi, että ne ovat kooltaan yllättävän lähellä Maapalloa!"

Massaltaan vain 8% Auringosta, TRAPPIST-1 on hyvin pieni tähtitermein puhuttuna — vain hieman suurempi kuin planeetta Jupiter — ja vaikka se on lähellä Vesimiehen tähdistössä (Aquarius), se näyttää hyvin himmeältä. Tähtitieteilijät olettivat, että tällaisiä kääpiötähtiä saattaisi kiertää monia Maan kaltaisia planeettoja läheisillä kiertoradoilla, mikä saisi ne lupaaviksi kohteiksi Maapallon ulkopuolista elämää etsittäessä, mutta TRAPPIST-1 on ensimmäinen tällainen järjestelmä, joka on löydetty.

Yksi kirjoittajista, Amaury Triaud selittää "Tähden TRAPPIST-1 kaltaisten kääpiötähtien energiantuotto on paljon omaa Aurinkoamme vähäisempi. Planeettojen tulisi olla paljon aurinkokunnassa näkemäämme läheisimmillä kiertoradoilla, jotta siellä olisi pintavettä. Onneksi näyttää siltä, että näemme juuri tällaisen kokoonpanon tähden TRAPPIST-1 ympärillä!"

Tutkimusryhmä päätteli, että kaikki järjestelmän planeetat vastaavat kooltaan aurinkokunnan Maapalloa ja Venusta tai ovat hieman pienempiä. Tiheysmittaukset antavat ymmärtää, että vähintään kuusi sisintä ovat luultavasti koostumukseltaan kiviplaneettoja.

Planeettojen kiertoradat eivät ole paljon laajempia kuin Jupiterin Galilein kuilla ja ne ovat paljon pienermmät kuin Merkuriuksen kiertorata aurinkokunnassa. Tähden TRAPPIST-1 pieni koko ja matala lämpötila tarkoittavat kuitenkin, että sen planeettojen siltä saama energia vastaa aurinkokuntamme sisimpien planeettojen Auringolta saamaa. TRAPPIST-1c, d ja f saavat saman määrän energiaa kuin vastaavasti Venus, Maa ja Mars.

Kaikilla järjestelmässä havaituilla seitsemällä planeetalla saattaa olla nestemäistä vettä pinnallaan, joskin niiden kiertoratojen etäisyydet saavat jotkin niistä todennäköisemmiksi ehdokkaiksi kuin toiset. Ilmastomallit antavat ymmärtää, että sisimmät planeetat, TRAPPIST-1b, c ja d, ovat luultavasti liian kuumia ylläpitämään nestemäistä vettä, paitsi ehkä pienellä osalla pintaansa. Järjestelmän uloimman planeetan, TRAPPIST-1h, kiertoradan etäisyys on vahvistamatta, joskin se on luultavimmin liian etäinen ja kylmä nestemäiselle vedelle — olettaen, että siellä ei ole vaihtoehtoisia lämpöä tuottavia prosesseja [5]. TRAPPIST-1e, f ja g edustavat kuitenkin planeettoja etsivien tähtitieteilijöiden Graalin maljoja, sillä ne kiertävät tähden elinkelpoisella vyöhykkeellä ja niiden pinnalla saattaa olla pintaveden valtameriä [6].

Nämä uudet löydöt tekevät TRAPPIST-1 -järjestelmän hyvin tärkeäksi tulevien tutkimusten kohteeksi. NASA:n ja ESA:n Hubble-avaruusteleskooppia käytetään jo etsimään planeettojen ympäriltä kaasukehiä ja tutkimusryhmän jäsen Emmanuël Jehin on innoissaan tulevaisuuden mahdollisuuksista: "ESO:n E-ELT -teleskoopin sekä NASA:n, ESA:n ja CSA:n James Webb -avaruusteleskoopin kaltaisten tulevan sukupolven teleskooppien avulla kykenemme pian etsimään näistä maailmoista vettä ja ehkä jopa todisteita elämästä."

Lisähuomiot

[1] NASA:n Spitzer-avaruusteleskoopin lisäksi tutkimusryhmä käytti monia maan pinnalta havaintoja tekeviä laitteita: TRAPPIST–South ESO:n La Sillan observatoriolla Chilessä, HAWK-I ESO:n VLT-teleskoopilla Chilessä, TRAPPIST–North Marokossa, 3.8-metrin UKIRT Havaijilla, 2-metrin Liverpool- ja 4-metrin William Herschel -teleskoopit Kanariansaarten La Palman saarella ja 1-metrin SAAO-teleskooppi Etelä-Afrikassa.

[2] TRAPPIST–South (TRAnsiting Planets and PlanetesImals Small Telescope–South) on belgialainen 0.6-metrin robottiteleskooppi, jota käytetään Liègen yliopistosta käsin ja joka sijaitsee ESO:n La Sillan observatoriolla Chilessä. Se käyttää paljon ajastaan 60 lähimmän ultraviileän ja ruskean kääpiötähden ("tähtiä", jotka eivät aivan ole riittävän suuria jatkuvan ydinfuusion alkamiseen niiden ytimessä) valon monitorointiin etsiessään todisteita planeettojen ylikuluista. Kaksosensa TRAPPIST–North tavoin TRAPPIST–South on par'aikaa ESO:n Paranalin observatoriolle asennettavan SPECULOOS-järjestelmän edelläkävijä.

[3] Varhain vuonna 2006 toinen Michaël Gillonin johtama tähtitieteiljäryhmä ilmoitti löytäneensä kolme planeettaa kiertämässä tähteä TRAPPIST-1. He tehostivat jatkotutkimuksiaan järjestelmästä havaittuaan VLT:n HAWK-I -havaintolaitteella merkittävän kolmoisylikulun. Tämä ylikulku osoitti selvästi, että tähteä kiersi vähintään yksi tuntematon planeetta lisää. Tuo historiallinen valokäyrä osoitti myös ensimmäistä kertaa kolmen leudon, Maan kokoisen planeetan olemassaolon. Niistä kaksi oli elinkelpoisalla vyöhykkeellä ja ne kaikki kulkivat tähtensä editse samaan aikaan!

[4] Tämä on yksi tärkeimmistä tavoista, joilla tähtitieteilijät tunnistavat planeetan olemassaolon tähden ympärillä. He katsovat tähdestä tulevaa valoa nähdäkseen, jos osa valosta peittyy planeetan kulkiessa emotähtensä editse Maasta katsottuna, mitä tähtitieteilijät kutsuvat ylikuluksi. Planeetan kiertäessä tähteään odotamme näkevämme säännöllisiä pieniä vähenemiä tähdestä tulevassa valossa planeetan liikkuessa sen editse.

[5] Tällaiset prosessit voisivat käsittää vuorovesilämpenemisen, jossa TRAPPIST-1:n gravitaation vetovoima aiheuttaa planeetan muodon jatkuvaa muutosta, mikä johtaa sisäosien kitkavoimiin ja lämmöntuotantoon. Tämä prosessi aiheuttaa Jupiterin Io-kuun aktiivista vulkaanisuutta. Jos TRAPPIST-1h:lla on yhä muinainen runsasvetyinen kaasukehä, lämmönmenetys voi olla hyvin vähäistä.

[6] Tämä havainto edustaa myös suurinta tunnettua sarjaa eksoplaneettoja, joiden kiertoradat ovat läheisessä resonanssissa toistensa kanssa. Tähtitieteilijät mittasivat huolellisesti kuinka kauan kunkin planeetan kestää tehdä yksi täysi kierros TRAPPIST-1:n ympäri, mitä kutsutaan kiertoajaksi, ja sitten laskivat kunkin planeetan kiertoajan suhteen seuraavaksi etäisempään naapuriinsa. TRAPPIST-1:n kuuden sisimmän planeetan kiertoajan suhde naapureihinsa on hyvin lähellä yksinkertaisia suhteita kuten 5:3 tai 3:2. Tämä tarkoittaa sitä, että planeetat hyvin todennäköisesti muodostuivat yhdessä etäämpänä tähdestään ja ovat sen jälkeen liikkuneet sisemmäs nykyiseen kokoonpanoonsa. Siinä tapauksessa ne voisivat olla matalan tiheyden helposti haihtuvien materiaalien maailmoja, mikä viittaa jäiseen pintaan ja/tai kaasukehään.

Lisätietoa

Tätä tutkimusta on esitelty tutkimusjulkaisussa “Seven temperate terrestrial planets around the nearby ultracool dwarf star TRAPPIST-1”, jonka kirjoittivat M. Gillon et al. Julkaisu ilmestyy julkaisusarjassa Nature.

Tutkimusryhmään kuuluvat M. Gillon (Université de Liège, Liège, Belgia), A. H. M. J. Triaud (Institute of Astronomy, Cambridge, Iso-Britannia), B.-O. Demory (Universität Bern, Bern, Sveitsi; Cavendish Laboratory, Cambridge, Iso-Britannia), E. Jehin (Université de Liège, Liège, Belgia), 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, Belgia), J. G. Ingalls (California Institute of Technology, Pasadena, California, USA), E. Bolmont (Université de Namur, Namur, Belgia; Laboratoire AIM Paris-Saclay, CEA/DRF - CNRS - Univ. Paris Diderot - IRFU/SAp, Centre de Saclay, Ranska), J. Leconte (Univ. Bordeaux, Pessac, Ranska), S. N. Raymond (Univ. Bordeaux, Pessac, Ranska), F. Selsis (Univ. Bordeaux, Pessac, Ranska), M. Turbet (Sorbonne Universités, Pariisi, Ranska), K. Barkaoui (Oukaimeden Observatory, Marrakesh, Marokko), A. Burgasser (University of California, San Diego, California, USA), M. R. Burleigh (University of Leicester, Leicester, Iso-Britannia), S. J. Carey (California Institute of Technology, Pasadena, CA, USA), A. Chaushev (University of Leicester, Iso-Britannia), C. M. Copperwheat (Liverpool John Moores University, Liverpool, Iso-Britannia), L. Delrez (Université de Liège, Liège, Belgia; Cavendish Laboratory, Cambridge, Iso-Britannia), C. S. Fernandes (Université de Liège, Liège, Belgia), D. L. Holdsworth (University of Central Lancashire, Preston, Iso-Britannia), E. J. Kotze (South African Astronomical Observatory, Cape Town, Etelä-Afrikka), V. Van Grootel (Université de Liège, Liège, Belgia), Y. Almleaky (King Abdulaziz University, Jeddah, Saudi-Arabia; King Abdullah Centre for Crescent Observations and Astronomy, Makkah Clock, Saudi-Arabia), Z. Benkhaldoun (Oukaimeden Observatory, Marrakesh, Marokko), P. Magain (Université de Liège, Liège, Belgia), ja D. Queloz (Cavendish Laboratory, Cambridge, Iso-Britannia; Astronomy Department, Université de Genève, Sveitsi).

ESO on Euroopan johtava hallitustenvälinen tähtitieteen organisaatio ja maailman tieteellisesti tuotteliain tähtitieteellinen observatorio. ESO:lla on 16 jäsenmaata: Alankomaat, Belgia, Brasilia, Espanja, Iso-Britannia, Italia, Itävalta, Portugali, Puola, Ranska, Ruotsi, Saksa, Suomi, Sveitsi, Tanska ja Tšekin tasavalta. ESO toteuttaa kunnianhimoista ohjelmaa, joka keskittyy tehokkaiden maanpäällisten havaintovälineiden suunnitteluun, rakentamiseen ja käyttöön. Välineiden avulla tähtitieteilijät voivat tehdä merkittäviä tieteellisiä löytöjä. ESO:lla on myös johtava asema tähtitieteen tutkimuksen kansainvälisen yhteistyön edistämisessä ja organisoinnissa. ESO:lla on Chilessä kolme ainutlaatuista huippuluokan observatoriota: La Silla, Paranal ja Chajnantor. ESO:lla on Paranalilla Very Large Telescope (VLT), maailman kehittynein näkyvää valoa havainnoiva tähtitieteellinen observatorio, ja kaksi kartoitusteleskooppia. VISTA toimii infrapuna-alueella ja on maailman suurin kartoitusteleskooppi. VLT Survey Telescope on suurin vartavasten taivaan näkyvän valon kartoitukseen suunniteltu teleskooppi. ESO on yksi maailman suurimman tähtitieteellisen projektin, ALMA-teleskoopin pääyhteistyökumppaneista. Lähellä Paranalia sijaitsevalla Cerro Armazonesilla ESO rakentaa 39-metrin kokoista E-ELT -teleskooppia (European Extremely Large Telescope), josta tulee “maailman suurin tähtitaivasta havainnoiva silmä”.

Linkit

• Tutkimusjulkaisu
• Laurence Suhnerin lyhyt tarina TRAPPIST-1:stä
• Liègen yliopiston TRAPPIST-1 -verkkosivu
• Liègen yliopiston OrCA Lab
• Liègen yliopiston SPECULOOS-projekti
• NASA Spitzer -lehdistötiedote
• Valokuvia VLT-teleskoopista

Yhteystiedot

Michaël Gillon
University of Liege
Liege, Belgium
Puh.: +32 43 669 743
Matkapuhelin: +32 473 346 402
Sähköposti: michael.gillon@ulg.ac.be

Amaury Triaud
Kavli Exoplanet Fellow, University of Cambridge
Cambridge, United Kingdom
Puh.: +44 1223 766 690
Sähköposti: aht34@cam.ac.uk

Emmanuël Jehin
University of Liège
Liège, Belgium
Puh.: +32 495237298
Sähköposti: ejehin@ulg.ac.be

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

Richard Hook
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Puh.: +49 89 3200 6655
Matkapuhelin: +49 151 1537 3591
Sähköposti: rhook@eso.org

Pasi Nurmi (Lehdistön yhteyshenkilö Suomi)
ESO Science Outreach Network ja University of Turku
Turku, Finland
Puh.: +358 29 4504 358
Sähköposti: eson-finland@eso.org

Connect with ESO on social media