Pada bulan Februari 2017, tim astronom Eropa mengumumkan penemuan sistem tujuh planet yang mengorbit bintang terdekat TRAPPIST-1. Selain dari fakta bahwa ketujuh planet itu berbatu-batu, ada bonus tambahan dari tiga planet yang mengorbit di dalam zona layak huni TRAPPIST-1. Sejak saat itu, berbagai penelitian telah dilakukan untuk menentukan apakah salah satu dari planet ini dapat dihuni.
Sesuai dengan tujuan ini, studi-studi ini telah berfokus pada apakah planet-planet ini memiliki atmosfer, komposisinya dan interiornya atau tidak. Salah satu penelitian terbaru dilakukan oleh dua peneliti dari Cool Worlds Laboratory, Universitas Columbia, yang menentukan bahwa salah satu planet TRAPPIST-1 (TRAPPIST-1e) memiliki inti besi besar - sebuah temuan yang dapat memiliki implikasi untuk kelayakhunaan planet ini.
Penelitian ini - berjudul "TRAPPIST-1e Memiliki Inti Besi Besar", yang baru-baru ini muncul online - dilakukan oleh Gabrielle Englemenn-Suissa dan David Kipping, seorang mahasiswa sarjana senior dan Asisten Profesor Astronomi di Universitas Columbia, masing-masing. Demi studi mereka, Englemenn-Suissa dan Kipping mengambil keuntungan dari studi terbaru yang telah menempatkan kendala pada massa dan jari-jari planet TRAPPIST-1.
Studi-studi ini dan lainnya telah mendapat manfaat dari fakta bahwa TRAPPIST-1 adalah sistem tujuh planet, yang membuatnya cocok untuk studi planet ekstrasurya. Seperti yang dikatakan Profesor Kipping kepada Space Magazine melalui email:
“Ini adalah laboratorium yang luar biasa untuk ilmu exoplanetary karena tiga alasan. Pertama, sistem ini memiliki tujuh planet transit. Kedalaman transit menentukan ukuran masing-masing planet sehingga kita dapat mengukur ukurannya dengan tepat. Kedua, planet-planet secara gravitasi berinteraksi satu sama lain yang mengarah pada variasi waktu transit dan ini telah digunakan untuk menyimpulkan massa masing-masing planet, sekali lagi dengan presisi yang mengesankan. Ketiga, bintang itu sangat kecil karena katai M-dwarf, sekitar ukuran kedelapan dari Matahari, dan itu berarti transit muncul 8 ^ 2 = 64 kali lebih dalam dari pada jika bintang itu seukuran Matahari. Jadi kami memiliki banyak hal yang menguntungkan kami di sini. ”
Bersama-sama, Englemann-Suissa dan Kipping menggunakan pengukuran massa dan jari-jari planet TRAPPIST-1 untuk menyimpulkan Fraksi Inti Radius (CRF) minimum dan maksimum dari masing-masing planet. Ini dibangun berdasarkan studi yang telah mereka lakukan sebelumnya (bersama dengan Jingjing Chen, seorang kandidat PhD di Universitas Columbia dan anggota Lab Cool World) di mana mereka mengembangkan metode mereka untuk menentukan CRF planet. Seperti yang dijelaskan Kipping, metodenya:
“Jika Anda mengetahui massa dan jari-jarinya dengan sangat tepat, seperti sistem TRAPPIST-1, Anda dapat membandingkannya dengan yang diprediksi dari model struktur interior teoritis. Masalahnya adalah bahwa model-model ini umumnya terdiri dari kemungkinan empat lapisan, inti besi, mantel silikat, lapisan air dan amplop yang mudah menguap (Bumi hanya memiliki dua lapisan pertama, atmosfernya memberikan kontribusi yang dapat diabaikan oleh massa dan jari-jari). Jadi, empat hal yang tidak diketahui dan dua jumlah yang diukur pada prinsipnya merupakan masalah yang tidak dapat diatasi dan tidak dapat diselesaikan.
Studi mereka juga memperhitungkan pekerjaan sebelumnya oleh para ilmuwan lain yang telah berusaha menempatkan batasan pada komposisi kimia sistem TRAPPIST-1. Dalam studi ini, penulis berasumsi bahwa komposisi kimia planet terhubung dengan bintang, yang dapat diukur. Namun, Englemann-Suissa dan Kipping mengambil pendekatan yang lebih "agnostik" dan hanya mempertimbangkan kondisi batas masalah.
"Kami pada dasarnya mengatakan bahwa mengingat massa dan jari-jari, tidak ada model dengan inti lebih kecil dari X yang mungkin dapat menjelaskan massa dan jari-jari yang diamati," katanya. “Inti mungkin lebih besar dari X tetapi harus setidaknya X karena tidak ada model teoritis yang bisa menjelaskannya. Di sini, oleh karena itu X akan sesuai dengan apa yang kita sebut fraksi jari-jari inti minimum. Kami kemudian memainkan game yang sama untuk batas maksimum. "
Apa yang mereka tentukan adalah bahwa ukuran inti minimum enam planet TRAPPIST-1 pada dasarnya adalah nol. Ini berarti bahwa komposisi mereka dapat dijelaskan tanpa harus memiliki inti besi - misalnya, mantel silikat murni dapat menjadi semua yang ada di sana. Tetapi dalam kasus TRAPPIST-1e, mereka menemukan bahwa intinya harus terdiri setidaknya 50% dari planet ini dengan jari-jari, dan paling banyak, 78%.
Bandingkan ini dengan Bumi, di mana inti bagian dalam yang padat dari besi dan nikel dan inti bagian luar cair dari paduan nikel-besi cair terdiri dari 55% dari jari-jari planet. Di antara batas atas dan bawah CRF TRAPPIST-1e, mereka menyimpulkan bahwa ia harus memiliki inti padat, yang mungkin sebanding dengan Bumi. Temuan ini bisa berarti bahwa dari semua planet TRAPPIST-1, e adalah yang paling "mirip Bumi" dan cenderung memiliki magnetosfer pelindung.
Seperti yang ditunjukkan Kipping, ini bisa memiliki implikasi yang sangat besar dalam perburuan exoplanet yang layak huni, dan mungkin mendorong TRAPPIST-1e ke atas daftar:
“Ini membuat saya lebih bersemangat tentang TRAPPIST-1e khususnya. Planet itu sedikit lebih kecil dari Bumi, berada tepat di zona layak huni dan sekarang kita tahu memiliki inti besi besar seperti Bumi. Kita juga tahu itu tidak memiliki amplop yang mudah menguap berkat pengukuran lain. Lebih jauh, TRAPPIST-1 tampaknya menjadi bintang yang lebih tenang daripada Proxima, jadi saya jauh lebih optimis tentang TRAPPIST-1e sebagai biosfer potensial daripada Proxima b saat ini. "
Ini tentu saja kabar baik mengingat studi terbaru yang menunjukkan bahwa Proxima b tidak mungkin dihuni. Di antara bintangnya yang memancarkan suar yang kuat yang dapat dilihat dengan mata telanjang hingga kemungkinan bahwa atmosfer dan air cair tidak akan bertahan lama di permukaannya, eksoplanet terdekat dengan Tata Surya kita saat ini tidak dianggap sebagai kandidat yang baik untuk menemukan dunia yang layak huni. atau kehidupan ekstra-terestrial.
Dalam beberapa tahun terakhir, Kipping dan rekan-rekannya juga mendedikasikan diri mereka dan Laboratorium Cool Worlds untuk mempelajari kemungkinan exoplanet di sekitar Proxima Centauri. Dengan menggunakan satelit Microvariability and Oscillation of Stars (MOST) dari Badan Antariksa Kanada, Kipping dan rekan-rekannya memantau Proxima Centauri pada Mei 2014 dan lagi pada Mei 2015 untuk mencari tanda-tanda planet yang transit.
Sementara penemuan Proxima b pada akhirnya dibuat oleh para astronom di ESO menggunakan Radial Velocity Method, kampanye ini signifikan dalam menarik perhatian pada kemungkinan menemukan planet terestrial, planet yang berpotensi dihuni di sekitar bintang tipe-M (kurcaci merah) terdekat. Di masa depan, Kipping dan timnya juga berharap untuk melakukan studi Proxima b untuk menentukan apakah ia memiliki atmosfer dan menentukan apa CRF-nya.
Sekali lagi, tampaknya salah satu dari banyak planet berbatu yang mengorbit bintang katai merah (dan yang lebih dekat ke Bumi) mungkin hanya kandidat utama untuk studi kelayakan huni! Survei di masa depan, yang akan mendapat manfaat dari pengenalan teleskop generasi berikutnya (seperti James Webb Space Telescope) tidak diragukan lagi akan mengungkapkan lebih banyak tentang sistem ini dan dunia yang berpotensi layak huni yang dimilikinya.
