Evolucija planetarnog sustava Trappist-1

Planetarni sustavi, poput našeg Sunčevog sustava, oduvijek su fascinirali znanstvenike. Planeti, kao nebeska tijela koja kruže oko zvijezda, formiraju se pod utjecajem gravitacije, što im daje sferičan oblik. Ta ista gravitacija djeluje i na okolne objekte, poput asteroida i mjeseca, što čini svaki planetarni sustav jedinstvenim. Tijekom stoljeća, ljudi su poznavali samo planete koje su mogli vidjeti na noćnom nebu. No, posljednjih 30 godina donijelo je nevjerojatna otkrića zahvaljujući razvoju teleskopa osjetljivih na egzoplanete—planete koji se nalaze izvan našeg Sunčevog sustava. Promatranje egzoplaneta predstavlja izazov jer su oni puno manji i tamniji od zvijezda i galaksija. Većina egzoplaneta otkrivena je putem tranzitne metode, koja se temelji na mjerenju količine svjetlosti koja dolazi od zvijezde domaćina egzoplaneta. Ova metoda omogućila je otkrivanje više od 5000 egzoplaneta u tisućama zvjezdanih sustava.

Svemirski teleskop Spitzer, koji je 2005. godine prvi put otkrio egzoplanet, kao i Kepler/KW Svemirski teleskop te noviji Svemirski teleskop James Webb, koji je lansiran 2021. godine, igrali su ključnu ulogu u ovim otkrićima. Svaki od ovih teleskopa omogućio je dublji uvid u formiranje i evoluciju planetarnih sustava.

“Kad smo imali samo Sunčev sustav za promatranje, pretpostavljali smo da su planeti nastali na mjestima gdje ih danas vidimo”, objašnjava Gabriele Pichierri, postdoktorant u planetarnoj znanosti na Caltechu. “No, otkriće prvog egzoplaneta 1995. godine natjeralo nas je da preispitamo tu pretpostavku.”

Egzoplaneti se formiraju iz diska plina i prašine koji okružuje novoformirane zvijezde. Nakon formiranja, planeti migriraju prema unutrašnjosti tog diska, približavajući se zvijezdi domaćinu. Ovaj proces rezultira formiranjem planetarnih sustava koji su mnogo kompaktniji od našeg Sunčevog sustava. Pod idealnim uvjetima, planeti se međusobno raspoređuju na određenim udaljenostima, što ovisi o njihovoj masi i gravitacijskim silama. “Ovo je standardni proces migracije”, kaže Pichierri. “Položaji planeta često tvore rezonancije između njihovih orbitalnih perioda, što znači da omjer orbitalnih perioda susjednih planeta može biti jednostavan cijeli broj, poput 3:2.”

Sustav Trappist-1, smješten oko 40 svjetlosnih godina od Zemlje, iznimno je zanimljiv. Ovaj sustav sadrži sedam planeta, od kojih se vanjski planeti ponašaju prema očekivanim rezonancijama. No, unutarnji planeti pokazuju neobične rezonancije, poput omjera 8:5 između orbita planeta b i c te omjera 5:3 između planeta c i d.

“Ova manja odstupanja u rezonancijama sustava Trappist-1 pružaju nam jedinstvenu priliku za dublje razumijevanje procesa formiranja planetarnih sustava”, ističe Pichierri. Većina planetarnih sustava započinje u ovim rezonantnim stanjima, ali tijekom vremena prolaze kroz nestabilnosti koje mijenjaju njihov izgled. Naš vlastiti Sunčev sustav prošao je kroz slične nestabilnosti, ali još uvijek postoje sustavi poput Trappist-1 koji su ostali stabilni i omogućuju nam da proučavamo njihovu dinamičku povijest. Znanstvenici su razvili model koji objašnjava sadašnju konfiguraciju planeta u sustavu Trappist-1. Prema ovom modelu, unutarnja četiri planeta prvotno su se razvila u očekivanom rezonantnom lancu 3:2. Tek kad se unutarnja granica diska proširila prema van, njihove orbite su se opustile u konfiguraciju koju danas promatramo.

Ovo istraživanje, objavljeno u Nature Astronomy, donosi novo razumijevanje evolucije planetarnih sustava. “Promatranjem Trappist-1 uspjeli smo testirati nove teorije o evoluciji planetarnih sustava”, zaključuje Pichierri. “Trappist-1 je fascinantan primjer koji nam pomaže u razumijevanju kako planeti nastaju i razvijaju se tijekom vremena.”