Sinds wetenschappers het bestaan van zeven terrestrische planeten rond TRAPPIST-1 hebben bevestigd, is dit systeem een belangrijk aandachtspunt geweest voor astronomen. Gezien de nabijheid van de aarde (slechts 39,5 lichtjaar lichtjaar verwijderd) en het feit dat drie van zijn planeten in een baan rond de ster “Goudlokjezone” draaien, was dit systeem een ideale locatie om meer te leren over de mogelijke bewoonbaarheid van rood dwergsterrensystemen.
Dit is vooral belangrijk omdat de meeste sterren in ons sterrenstelsel rode dwergen zijn (ook bekend als M-type dwergsterren). Helaas was niet al het onderzoek geruststellend. Zo geven twee recente onderzoeken, uitgevoerd door twee afzonderlijke teams van het Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA), aan dat de kans op leven in dit systeem minder waarschijnlijk is dan algemeen wordt aangenomen.
In de eerste studie, getiteld "Physical Constraints on the Likelihood of Life on Exoplanets", werd nagegaan hoe straling en stellaire wind de planeten in de bewoonbare zone van TRAPPIST-1 zouden beïnvloeden. Daartoe hebben de auteurs van het onderzoek - professoren Manasvi Lingam en Avi Loeb - een model opgesteld dat overwoog hoe bepaalde factoren de omstandigheden op het oppervlak van deze planeten zouden beïnvloeden.
Dit model hield rekening met hoe de planeten op afstand van hun ster de oppervlaktetemperaturen en atmosferisch verlies zouden beïnvloeden, en hoe dit de veranderingen zou kunnen veranderen die het leven in de loop van de tijd zou moeten ondergaan. Dr. Loeb vertelde Space Magazine via e-mail:
“We hebben gekeken naar de erosie van de atmosfeer van de planeten vanwege de stellaire wind en de rol van temperatuur op ecologische en evolutionaire processen. De bewoonbare zone rond de zwakke dwergster TRAPPIST-1 is enkele tientallen keren dichterbij dan de zon, vandaar dat de druk van de stellaire wind enkele ordes van grootte hoger is dan op aarde. Aangezien het leven zoals we het kennen vloeibaar water vereist en vloeibaar water een atmosfeer vereist, is het minder waarschijnlijk dat er leven bestaat rond TRAPPIST-1 dan in het zonnestelsel. ”
In wezen ontdekten Dr. Lingam en Dr. Loeb dat planeten in het TRAPPIST-1-systeem zouden worden gebarsten door UV-straling met een intensiteit die veel groter is dan die van de aarde. Dit is een bekend gevaar als het gaat om rode dwergsterren, die variabel en onstabiel zijn in vergelijking met onze eigen zon. Ze concludeerden dat in vergelijking met de aarde, de kans op complex leven op planeten binnen de bewoonbare zone van TRAPPIST-1 minder dan 1% was.
"We hebben aangetoond dat exoplaneten ter grootte van de aarde in de bewoonbare zone rond M-dwergen veel minder kans hebben om bewoonbaar te zijn ten opzichte van de aarde, vanwege de hogere invallende ultraviolette fluxen en kortere afstanden tot de gastster," zei Loeb. “Dit geldt voor de recent ontdekte exoplaneten in de buurt van de zon, Proxima b (de dichtstbijzijnde ster op vier lichtjaar afstand) en TRAPPIST-1 (tien keer verder), waarvan we vinden dat ze verschillende ordes van grootte kleiner zijn dan die van de aarde . '
De tweede studie - "De bedreigende omgeving van de TRAPPIST-1-planeten", die onlangs werd gepubliceerd in The Astrophysical Journal Letters - werd geproduceerd door een team van de CfA en het Lowell Center for Space Science and Technology aan de Universiteit van Massachusetts. Onder leiding van Dr. Cecilia Garraffo van de CfA overwoog het team een andere potentiële bedreiging voor het leven in dit systeem.
In wezen ontdekte het team dat TRAPPIST-1, net als onze zon, stromen van geladen deeltjes de ruimte in stuurt - d.w.z. sterrenwind. Binnen het zonnestelsel oefent deze wind kracht uit op de planeten en kan daardoor hun atmosfeer wegnemen. Terwijl de atmosfeer van de aarde wordt beschermd door zijn magnetische veld, zijn planeten zoals Mars dat niet - vandaar dat hij het grootste deel van zijn atmosfeer in de loop van honderden miljoenen jaren in de ruimte verloor.
Zoals het onderzoeksteam ontdekte, oefent deze stroom, als het gaat om TRAPPIST-1, een kracht uit op zijn planeten die tussen de 1.000 en 100.000 keer groter is dan wat de aarde ervaart door zonnewind. Bovendien beweren ze dat het magnetische veld van TRAPPIST-1 waarschijnlijk verbonden is met de magnetische velden van de planeten die eromheen cirkelen, waardoor deeltjes van de ster rechtstreeks naar de atmosfeer van de planeet kunnen stromen.
Met andere woorden, als de planeten van TRAPPIST-1 wel magnetische velden hebben, zullen ze ze geen enkele bescherming bieden. Dus als de stroom van geladen deeltjes sterk genoeg is, kan het de atmosfeer van deze planeten wegnemen, waardoor ze onbewoonbaar worden. Zoals Garraffo het uitdrukte:
'Het magnetische veld van de aarde werkt als een schild tegen de potentieel schadelijke effecten van de zonnewind. Als de aarde veel dichter bij de zon zou staan en zou worden blootgesteld aan de aanval van deeltjes zoals de TRAPPIST-1-ster, zou ons planetaire schild vrij snel falen. "
Zoals je je kunt voorstellen, is dit niet bepaald goed nieuws voor diegenen die hoopten dat het TRAPPIST-1-systeem het eerste bewijs van leven buiten ons zonnestelsel zou bevatten. Tussen het feit dat de planeten om een ster cirkelen die in verschillende mate intense straling afgeeft, en de nabijheid van de zeven planeten tot de ster zelf, is de kans op leven op elke planeet binnen de 'bewoonbare zone' niet significant.
De bevindingen van de tweede studie zijn bijzonder significant in het licht van andere recente studies. In het verleden hebben Prof. Loeb en een team van de Universiteit van Chicago allebei de mogelijkheid aangepakt dat de zeven planeten van het TRAPPIST-1-systeem - die relatief dicht bij elkaar staan - zeer geschikt zijn voor lithopanspermie. Kortom, ze stelden vast dat bacteriën, gezien hun nabijheid tot elkaar, via asteroïden van de ene planeet naar de andere konden worden overgebracht.
Maar als de nabijheid van deze planeten ook betekent dat het onwaarschijnlijk is dat ze hun atmosfeer behouden in het licht van stellaire wind, kan de kans op lithopanspermie een betwistbaar punt zijn. Voordat iemand echter begint te denken dat dit slecht nieuws is voor zover het de jacht op het leven betreft, is het belangrijk op te merken dat deze studie niet uitsluit dat het leven in allemaal rode dwergsterrensystemen.
Zoals Dr. Jeremy Drake - een senior astrofysicus van de CfA en een van de co-auteurs van Garraffo - aangaf, betekenen de resultaten van hun studie simpelweg dat we een breed net moeten werpen bij het zoeken naar leven in het universum. "We zeggen absoluut niet dat mensen het zoeken naar leven rond rode dwergsterren moeten opgeven", zei hij. "Maar uit ons werk en het werk van onze collega's blijkt dat we ons ook moeten richten op zoveel mogelijk sterren die meer op de zon lijken."
En zoals Dr. Loeb zelf in het verleden heeft aangegeven, zijn rode dwergsterren nog steeds de meest statistisch waarschijnlijke plaats om bewoonbare werelden te vinden:
“Door de bewoonbaarheid van het heelal in de hele kosmische geschiedenis te onderzoeken, vanaf de geboorte van de eerste sterren 30 miljoen jaar na de oerknal tot de dood van de laatste sterren in 10 biljoen jaar, komt men tot de conclusie dat tenzij bewoonbaarheid rond sterren met een lage massa is onderdrukt, bestaat het leven hoogstwaarschijnlijk in de buurt van rode dwergsterren zoals Proxima Centauri of TRAPPIST-1 biljoenen jaren vanaf nu. '
Als er één afhaalmaaltijd is uit deze studies, dan is het wel dat het bestaan van leven binnen een sterrenstelsel niet simpelweg planeten vereist die in een baan rond de circumstellaire bewoonbare zones draaien. Er moet ook rekening worden gehouden met de aard van de sterren zelf en de rol van zonnewind en magnetische velden, omdat ze het verschil kunnen betekenen tussen een levensdragende planeet en een steriele rotsbal!
