Звезда TRAPPIST-1 и ее планеты

Поиск пригодных для жизни экзопланет всегда вызывал большой интерес у астрономов, а любые открытия в этой сфере – большой ажиотаж как в мире науки, так и в СМИ. Так в 2016-м году в широких кругах исследователей все чаще начала появляться на слуху звезда под названием 2MASS J23062928-0502285 или иначе — TRAPPIST-1. Причиной тому стала планетарная система вокруг звезды, целых семь планет которой находится в так называемой обитаемой зоне. Однако, как это часто бывает, эмоции в науке являются плохим знаком, и дальнейшие исследования планет ставят под вопрос существования на них воды в жидком состоянии, не говоря уже о существовании жизни.

Положение TRAPPIST-1 в созвездии Водолея

О звезде TRAPPIST-1

Звезда TRAPPIST-1 до последнего времени не была особо примечательным объектом для астрономов. Является одиночной звездой, которую видно с Земли в области созвездия Водолея, располагается на расстоянии в 39,5 световых лет от Солнца. Относится к спектральному классу M8 V – холодный красный карлик.

Сравнение Солнца и TRAPPIST-1

• Радиус звезды TRAPPIST-1 составляет всего 12,1% солнечного радиуса, что чуть больше радиуса Юпитера (примерно 10% радиуса Солнца).
• Масса звезды оценивается в 84 массы Юпитера или 0,08 массы Солнца.
• Плотность звезды, примерно, в 49,3 раза превышает плотность Солнца.
• Поверхностная температура TRAPPIST-1 равна около 2 559 кельвин (Солнце – 5 778 К)
• Светимость звезды в 1 900 раз меньше солнечной светимости
• Период вращения, по последним данным (29.03.2017), составляет 3,295 суток
• Возраст звезды, по данным 07.06.2017 составляет — 7,6 ± 2,2 млрд. лет

Хроника событий

Три экзопланеты

В 2016-м года группа бельгийских и американских астрономов, возглавляемая Майклом Гиллоном, объявила об открытии трех землеподобных экзопланет вблизи холодного красного карлика по имени 2MASS J23062928-0502285. Три открытые планеты получили названия: TRAPPIST-1 b, TRAPPIST-1 c и TRAPPIST-1 d, в соответствии с их порядком удаленности от центральной звезды.

• При этом использовался TRAnsiting Planets and Planetesimals Small Telescope, сокращенно – TRAPPIST. Данный телескоп находится в чилийских горах и в основном наблюдает так называемые транзитные планеты. Такие планеты наблюдаются методом транзитной фотометрии, который строится на наблюдении за планетой, проходящей на фоне звезды. Причем, этот метод позволяет также вычислить не только размеры планеты, но также ее плотность и даже дать информацию о составе атмосферы наблюдаемой планеты.

Обсерватория TRAPPIST, Кокимбо, Чили

Диаметр всех трех открытых экзопланет не превышает диаметр Земли более чем на 10%. И хотя две из них в 60-90 раз ближе к TRAPPIST-1, чем мы к Солнцу – следует учесть, что наша звезда во много раз ярче и горячее. Примечательно, что по причине небольших размеров звезды и близости к ней экзопланет, период обращения двух ближайших планет оценивался в 1,5 и 2,4 дня. На момент данного открытия период обращения третьей экзопланеты оценивался от 4,5 до 73 суток. Таким образом, подобные масштабы системы близки скорее к системе Юпитера и его спутников, нежели к нашей Солнечной системе.

В силу своей близости к звезде, планеты TRAPPIST-1 b и TRAPPIST-1 c значительно подвергнуты приливным силам звезды, в результате чего, скорее всего, обе планеты всегда повернуты к своей звезде одной стороной. То есть, на одной стороне – всегда жаркий день, на другой – всегда холодная ночь. В таком случае благоприятные условия для жизни могут существовать лишь вблизи терминатора – линии светораздела планеты.

Вид с поверхности планеты TRAPPIST-1 d в представлении художника

Третья же планета, из-за своего более далекого расположения от звезды попадает в зону обитаемости. Такой зоной называют область пространства вокруг звезды, в пределах которой температура позволяет воде существовать в жидком состоянии. Как известно, жидкая вода – одно из основных условий для существования известных нам форм жизни.

Семь экзопланет

В феврале 2017-го года на пресс-конференции NASA было объявлено об открытии еще трех землеподобных каменистых экзопланет вблизи все той же звезды — TRAPPIST-1. Это открытие подтвердилось тридцатью исследователями со всех уголков Земли. Особенно примечателен тот факт, что все семь планет расположены в зоне Златовласки, или как было названо ранее – обитаемой зоне. Четыре из этих планет, согласно ученым, и вовсе имеют благоприятнейшие условия для обитания живых организмов.

Размер экзопланет и их орбит в системе TRAPPIST-1 по сравнению с планетами Солнечной системы

Таким образом, вокруг звезды TRAPPIST-1 вращается семь звезд с названиями: b, c, d, e, f, g, и h. Все планеты вращаются очень близко к звезде. Например, если поместить на место Солнца звезду TRAPPIST-1, то все семь экзопланет расположатся внутри орбиты Меркурия. Однако, как было сказано ранее — TRAPPIST-1 в половину раза холоднее Солнца.

Материалы по теме

Соседка Солнца – красный карлик Проксима Центавра

Значимость подобного открытия состоит в том, что по статистике на выборку из 100-400 миллиардов звезд Млечного Пути 30-50 % приходится именно на красные карлики. В отличие от 10% желтых карликов, подобных Солнцу. Тогда вероятность обнаружения экзопланет в зоне обитаемости вблизи других звезд значительно растет. Примером другого красного карлика, лежащего на расстоянии всего в 4,243 световых года от Земли является Проксима Центавра. Данная звезда также вызывает большой интерес ученых с точки зрения поиска внеземной жизни.

Основные параметры планет системы TRAPPIST-1 представлены на картинке ниже, вместе с параметрами некоторых планет нашей Солнечной системы.

Подобные характеристики экзопланет системы, с учетом их расположения от звезды системы и с учетом ее собственных параметров, позволяют предполагать о наличии атмосферы у этих экзопланет. Однако, это всего лишь предположение и исследователи продолжают изучать систему звезды TRAPPIST-1.

Параметры и художественные изображения планет TRAPPIST-1 в сравнении с планетами земной группы

Ажиотаж

Популярность системы TRAPPIST-1 возросла столь быстро, что начали возникать концепты поверхности планет системы, футуристические постеры о космических путешествиях между экзопланетами этой планетарной системы.

Футуристический постер о путешествии на TRAPPIST-1 e

Даже Google не обошли стороной столь популярное исследование, выпустив тематический дудл.

Дудл от Google на тему открытия планет у TRAPPIST-1

Дальнейшие исследования

Последующие исследования заметно поубавили амбиции исследователей и постепенно начали возвращать нас к реальности. Как уже говорилось ранее, близкорасположенные к звезде TRAPPIST-1 экзопланеты, скорее всего, по причине приливных сил, расположены к ней одной стороной. Подобное явление не было б столь пагубным для предполагаемых живых организмов, если бы не активность звезды. Аналогичное явление наблюдается у той же Проксима Центавра, которая, в силу своей активности, при помощи звездного ветра буквально сдувает с ближайшей экзопланеты всю атмосферу. По подсчетам исследователей, если звезда TRAPPIST-1 так же активна, как и Проксима Центавра, то ближайшие к ней планеты, за период своего существования, могли потерять объем воды равный 15 земным океанам. Подобный вывод довольно неутешительный.

Посредством звездного ветра TRAPPIST-1 может буквально сдувать атмосферу ближайших планет

Как оказалось позже, звезда TRAPPIST-1 действительно довольно активна. За 80 дней наблюдения за звездой, исследователи заметили 42 высокоэнергетические вспышки, пять из которых – мультивспышки излучений. Последние вспышки представляют собой множественный выброс энергии во всех направлениях от звезды. В результате такого явления близлежащие планеты системы TRAPPIST-1 буквально в миг потеряли бы большую часть своей атмосферы. Частота таких вспышек, по подсчетам ученых, составила – одну вспышку за 28 часов. Очевидно, за столь короткий срок никакая планета не способна восстановить свою атмосферу.

Вид с поверхности отдаленной холодной планеты TRAPPIST-1 f в представлении художника

Дальнейшее изучение звезды TRAPPIST-1 показало, что она скорее всего относительно молодая, то есть ее возраст не превышает полумиллиарда лет. Кроме того, всплески излучения данной звезды вполне способны сдуть любую землеподобную атмосферу близкой экзопланеты за 1-3 миллиарда лет. Впрочем, некоторые данные наблюдений экзопланет системы указывают на то, что эти экзопланеты не всегда были вблизи звезды, а «мигрировали» к ней за время своего существования.

Планеты TRAPPIST-1

Прежде всего, следует отметить плотную компоновку всех семи планет системы. Так если переместить все семь экзопланет в Солнечную систему, то они бы уместились между Меркурием и Землей. Подобное явление имеет место быть в силу так называемых гармонических резонансов орбит. Кратко говоря, орбитальные периоды всех экзопланет приблизительно равны целым отношениям 24/24, 24/15, 24/9, 24/6, 24/4, 24/3 и 24/2, а также кратны по отношению к соседней планете. Такие резонансы, как выяснили исследователи, являются основным требованием к существованию подобных плотных планетарных систем.

TRAPPIST-1 b

– имеет высокую температуру и низкую плотность. Последнее говорит о возможном наличии воды или других легких веществ.

TRAPPIST-1 b

• Масса — 0,79 ± 0,27 массы Земли
• Радиус — 1,086 радиуса Земли
• Плотность — 3,4 ± 1,2 г/см³ (средняя плотность Земли 5,51 г/см?)
• Температура — +127 °C или 400 K (средняя температура Земли около 14 °C или 287,2 К)
• Орбитальный период — 1,51087 дня
• Большая полуось — 0,011 а. е.

TRAPPIST-1 c

– имеет относительно высокую температуру и высокую плотность. Последнее говорит о повышенном количестве железа – более 50% массы.

TRAPPIST-1 c

• Масса — 1,63 ± 0,63 массы Земли
• Радиус — 1,056 ± 0,035 радиуса Земли
• Плотность — 7,63 ± 3,04 г/см³
• Температура — +68 °C или 342 K
• Орбитальный период — 2,4218 дня
• Большая полуось — 0,015 а. е.

TRAPPIST-1 d

– имеет плотность и температуру близкую к земным.

TRAPPIST-1 d

• Масса — 0,41 ± 0,27 массы Земли
• Радиус — 0,772 ± 0,030 радиуса Земли
• Плотность — 4,9 ± 3,3 г/см³
• Температура — +14,9 ± 5,6 °C или 288,0 ± 5,6 K
• Орбитальный период — 4,0496 дня
• Большая полуось — 0,0214 а. е.

TRAPPIST-1 e

– имеет низкую температуру и низкую плотность. Последнее говорит о наличии воды или более легких элементов в составе планеты. Однако в силу низкой температуры – вода на планете находится в твердом состоянии. Находится в зоне обитаемости.

TRAPPIST-1 e

• Масса – 0,24 (<0,80) массы Земли
• Радиус — 0,918 ± 0,039 радиуса Земли
• Плотность – 1,71 (<5,71) г/см³
• Температура — ?21,9 ± 4,9 °C или 251,3 ± 4,9 K
• Орбитальный период — 6,0996 дня
• Большая полуось — 0,028 а. е.

TRAPPIST-1 f

– имеет низкую температуру и низкую плотность, может быть планетой-океаном. Находится в зоне обитаемости.

TRAPPIST-1 f

• Масса – 0,36 ± 0,12 массы Земли
• Радиус — 1,045 ± 0,038 радиуса Земли
• Плотность – 1,74 ± 0,61 г/см³
• Температура — ?54,2 ± 4,2 °C или 2 219,0 ± 4,2 K
• Орбитальный период — 9,2067 дня
• Большая полуось — 0,0371 а. е.

TRAPPIST-1 g

– имеет очень низкую температуру и низкую плотность. Находится в зоне обитаемости.

TRAPPIST-1 g

• Масса – 0,566 ± 0,038 массы Земли
• Радиус — 1,127 ± 0,041 радиуса Земли
• Плотность – 2,18 ± 0,28 г/см³
• Температура — ?74,6 ± 3,8 °C или 198,6 ± 3,8 K
• Орбитальный период — 12,353 дня
• Большая полуось — 0,0451 а. е.

TRAPPIST-1 h

– имеет очень низкую температуру, по подсчетам, получает столько же энергии от своей звезды, сколько пояс астероидов от Солнца. Вероятно, имеет чисто ледяной состав.

TRAPPIST-1 h

• Масса – 0,086 ± 0,084 массы Земли
• Радиус — 0,715 радиуса Земли
• Плотность – 1,27 (<2,54) г/см³
• Температура — ?104,1 ± 4 °C или 169 ± 4 K
• Орбитальный период — 18,764 дня
• Большая полуось — 0,063 а. е.

Подводя итоги происходящего, следует отметить два факта:

• Вероятность существования жизни, или хотя бы жидкой воды, в данной планетарной системе все еще высока. Однако, теперь количество экзопланет, способных поддерживать жизнь не превышает трех.
• Система TRAPPIST-1 остается интересным объектом для исследователей по причине странного поведения самой звезды, которая, будучи молодой, иногда ведет себя совсем нехарактерно. Также интересным является плотная компоновка планет системы, которые не взаимодействуют между собой в силу орбитальных резонансов.

Источник: spacegid.com