Bilim insanları, yaklaşık 40 ışıkyılı uzaklıkta yer alan yedi gezegenden oluşan karmaşık bir koleksiyon olan TRAPPIST-1 sisteminin hikayesini nihayet ortaya çıkarmış olabilir. Pek çok gökbilimci ve astrobiyolog, bu gezegenlerin güneş sisteminin ötesinde yaşam bulma konusunda umut verici bir şans sunabileceğini, ancak aynı zamanda olağandışı yörünge düzenleri sergilediklerini söylüyor.
TRAPPIST-1’in yeni bildirilen geçmişi nihayet bu modellerin nasıl ortaya çıktığını açıklayabilir.
Gezegenler genç bir yıldızın etrafında oluştuğunda, yörünge dönemleri sıklıkla birbirleriyle “rezonansa” girer. Örneğin iç gezegen, dış gezegenin bir dönüşü sırasında tam olarak iki devrim yapabilir. Bu 2:1 rezonanstır, rezonans yapan gezegenler arasındaki yerçekimsel enerji alışverişi genellikle yörüngelerini kararsız hale getirir, gezegenler sonunda birbirleriyle rezonanstan çıkana kadar yörünge dönemlerini artırır. Bir diğer yaygın gezegensel rezonans ise 3:2’dir.
Gezegensel rezonanslar, güneş sistemimizde olduğu gibi, zamanla sıklıkla kararsız hale gelir, ancak her zaman değil. Bazı gezegen sistemleri rezonans düzenlerini korur ve TRAPPIST-1 de böyle bir sistemdir. Kompaktlıkları nedeniyle kararlı rezonanslara sahip sistemler muhtemelen yaratılmıştır: TRAPPIST-1’in yedi gezegeni 8 milyon kilometreden daha yakın bir mesafeye dağılmıştır ve hepsi Merkür’ün yörüngesine birkaç kez kolaylıkla sığabilir.
TRAPPIST-1’in Trappist-1f, Trappist-1g ve Trappist-1h (Trappist-1a yıldızdır) olarak adlandırılan üç dış gezegeni, 3:2 rezonans zincirindedir. “Dış gezegenler, deyim yerindeyse, beklenen daha basit rezonanslarla doğru davranıyor. Ancak iç gezegenlerin biraz daha keskin rezonansları var” dedi Caltech’ten gezegen bilimcisi Gabriele Pichierri. Örneğin, en içteki iki gezegen olan Trappist-1b ve Trappist-1c’nin yörünge periyotları 8:5 rezonanstadır, yani b gezegeni, c gezegeninin her beş yörüngesi için sekiz yörüngeyi tamamlar. Bu arada c ve d gezegenleri 5:3 rezonanstadır.
Pichierri, sistemin gezegenlerinin nasıl bu konfigürasyona ulaştığını öğrenmek için TRAPPIST-1’in erken tarihini inceleyen yeni bir makalenin baş yazarıdır. Bilim insanları, gezegenleri iten güçlü torklarla birleşen, değişen bir protoplanetary gaz ve toz diskinin öyküsünü yeniden inşa ettiler.
İlk önce en içteki gezegenler oluştu, bu nedenle Pichierri ve ekibi TRAPPIST-1 sistemini iki alt gruba ayırdı: iç gezegenler b, c, d ve e ve dış gezegenler f, g ve h (dış gezegenlerin bulunduğu güneş sistemimizden farklı olarak). gaz devleri, TRAPPIST-1’in dış gezegenleri kayalık gezegenlerdir). Simülasyon, sistemin gelişimindeki üç aşamayı ortaya çıkardı.
İlk aşamada, dört iç gezegenin tümü birbirleriyle 3:2 rezonans içinde var olmaya başlar, yani c ve d ve d ve e gibi b ve c de 3:2 yörünge rezonansındadır. İç gezegenler öngezegen diskindeki materyalden oluştuğundan ve bunların gelişen kırmızı cüce yıldızı, çekirdeğindeki nükleer füzyonu ateşlediğinden ve diski dağıtmaya başlayan radyasyon ürettiğinden, diskin iç kenarı genişlemiş olmalı.
İkinci aşamada, diskin geri çekilen iç kenarına demirlenen e gezegeni, Trappist-1b, Trappist-1c ve Trappist-1d gezegenlerinden uzağa, sistemin dış kısmında oluşan gezegenlere doğru çekildi. Bu, b, c ve d gezegenlerinin yörüngelerinin sallanmasına neden oldu ve yörünge periyotları genişledikçe 8:5 ve 5:3 rezonanslarını geçtiler, ancak daha sonra yer çekimi torku tarafından dış sistemden geriye doğru fırlatıldılar. bugün sahip oldukları 8:5 ve 5:3 rezonansları.
Son aşamada üç dış gezegen oluşmuştu. Çoğu zaman, gezegenler bir proto-gezegen diskinde oluştuğunda, bu açısal momentumu, büyüyecekleri malzemeyi biriktirdikleri diskle değiştirerek yörüngesel açısal momentumu kaybederler. Bu onların diskin iç kenarına göç etmesine yol açar. TRAPPIST-1 sisteminde bu durum muhtemelen Trappist-1e gezegenini, gezegen sisteminin iç ve dış kısımları bugünkü konfigürasyona yerleşinceye kadar geriye itme etkisine sahipti.
“TRAPPIST-1’i inceleyerek gezegen sistemlerinin evrimi hakkında heyecan verici yeni hipotezleri test edebildik. TRAPPIST-1 çok ilginç çünkü çok karmaşık: uzun bir gezegen zinciri ve gezegen sistemlerinin oluşumuyla ilgili alternatif teorileri test etmek için harika bir örnek” dedi Pichierri. Çalışma 20 Ağustos’ta Nature Astronomy dergisinde yayınlandı.
