В феврале 2017 года группа европейских астрономов объявила об открытии системы из семи планет, вращающейся вокруг ближайшей звезды TRAPPIST-1. Помимо того, что все семь планет были каменистыми, был добавлен бонус трех из них, вращающихся внутри обитаемой зоны TRAPPIST-1. С того времени было проведено множество исследований, чтобы определить, может ли какая-либо из этих планет быть обитаемой
В соответствии с этой целью эти исследования были сосредоточены на том, есть ли на этих планетах атмосфера, их состав и их внутренности. Одно из последних исследований было проведено двумя исследователями из Лаборатории холодных миров Колумбийского университета, которые определили, что одна из планет TRAPPIST-1 (TRAPPIST-1e) имеет большое железное ядро - открытие, которое может иметь значение для обитаемости этой планеты.
Исследование под названием «TRAPPIST-1e имеет большое железное ядро», которое недавно появилось в Интернете, было проведено Габриэль Энглеменн-Суисса и Дэвидом Киппингом, старшим студентом и доцентом астрономии в Колумбийском университете, соответственно. Ради своего исследования Энглеменн-Суисса и Киппинг воспользовались недавними исследованиями, которые наложили ограничения на массы и радиусы планет TRAPPIST-1.
Эти и другие исследования получили пользу от того факта, что TRAPPIST-1 представляет собой систему из семи планет, что делает ее идеально подходящей для исследований экзопланет. Как профессор Спайпинг рассказал журналу Space Magazine по электронной почте:
«Это замечательная лаборатория экзопланетной науки по трем причинам. Во-первых, система имеет колоссальные семь транзитных планет. Глубина транзитов определяет размер каждой планеты, поэтому мы можем точно измерить их размеры. Во-вторых, планеты гравитационно взаимодействуют друг с другом, что приводит к изменениям во времени транзитов, и они используются для вывода масс каждой планеты, опять же с впечатляющей точностью. В-третьих, звезда очень мала, будучи поздним М-карликом, размером примерно в восьмую от Солнца, и это означает, что транзиты появляются в 8 ^ 2 = 64 раз глубже, чем если бы звезда была размером с Солнце. Таким образом, у нас много вещей работает в нашу пользу здесь ».
Вместе Энглеманн-Суисса и Киппинг использовали измерения массы и радиуса планет TRAPPIST-1 для определения минимальной и максимальной доли радиуса ядра (CRF) каждой планеты. Это было основано на исследовании, которое они ранее провели (вместе с Джингзингом Ченом, кандидатом наук в Колумбийском университете и членом Лаборатории Прохладных Миров), в котором они разработали свой метод определения CRF планеты. Как рассказал Киппинг метод:
«Если вы точно знаете массу и радиус, как, например, система TRAPPIST-1, вы можете сравнить их с предсказаниями теоретических моделей внутренней структуры. Проблема состоит в том, что эти модели обычно состоят из возможных четырех слоев, железного ядра, силикатной мантии, слоя воды и легкой летучей оболочки (у Земли есть только первые два, ее атмосфера вносит незначительный вклад в массу и радиус). Таким образом, четыре неизвестных и две измеренные величины - это, в принципе, безусловная, неразрешимая проблема ».
Их исследование также приняло во внимание предыдущую работу других ученых, которые пытались наложить ограничения на химический состав системы TRAPPIST-1. В этих исследованиях авторы предположили, что химический состав планет был связан с составом звезды, который можно измерить. Однако Энглеманн-Суисса и Киппинг выбрали более «агностический» подход и просто рассмотрели граничные условия задачи.
«По сути, мы говорим, что, учитывая массу и радиус, не существует моделей с ядрами меньше X, которые могли бы объяснить наблюдаемую массу и радиус», - сказал он. «Ядро может быть больше X, но должно быть как минимум X, поскольку никакие теоретические модели не могут объяснить это иначе. Здесь X, следовательно, будет соответствовать тому, что мы можем назвать минимальной долей радиуса ядра. Затем мы играем в ту же игру на максимальный лимит ».
Они определили, что минимальный размер ядра шести планет TRAPPIST-1 был практически нулевым. Это означает, что их составы могут быть объяснены без необходимости иметь железное ядро - например, чистая силикатная мантия может быть всем, что есть. Но в случае с TRAPPIST-1e они обнаружили, что его ядро должно составлять не менее 50% планеты по радиусу и не более 78%.
Сравните это с Землей, где твердое внутреннее ядро из железа и никеля и жидкое внешнее ядро из расплавленного железо-никелевого сплава составляют 55% радиуса планеты. Между верхним и нижним пределом CRF TRAPPIST-1e они пришли к выводу, что он должен иметь плотное ядро, которое, вероятно, сопоставимо с Землей. Это открытие может означать, что из всех планет TRAPPIST-1 e является наиболее «похожим на Землю» и, вероятно, имеет защитную магнитосферу.
Как указал Киппинг, это может иметь огромные последствия, когда речь заходит об охоте на обитаемые экзопланеты, и может выдвинуть TRAPPIST-1e в начало списка:
«Это меня особенно радует TRAPPIST-1e. Эта планета чуть меньше Земли, находится прямо в обитаемой зоне, и теперь мы знаем, что имеет большое железное ядро, подобное Земле. Мы также знаем, что он не обладает легкой летучей оболочкой благодаря другим измерениям. Кроме того, TRAPPIST-1 кажется более спокойной звездой, чем Proxima, поэтому я гораздо более оптимистично отношусь к TRAPPIST-1e как к потенциальной биосфере, чем к Proxima b прямо сейчас ».
Это, безусловно, хорошая новость в свете недавних исследований, которые показали, что Проксима b вряд ли пригодна для обитания. Между ее звездой, излучающей мощные вспышки, которые невооруженным глазом можно увидеть на вероятность того, что атмосфера и жидкая вода не будут долго существовать на ее поверхности, ближайшая экзопланета к нашей Солнечной системе в настоящее время не считается хорошим кандидатом для поиска обитаемого мира. или внеземная жизнь.
В последние годы Киппинг и его коллеги также посвятили себя и Лабораторию Прохладных Миров изучению возможных экзопланет вокруг Проксимы Центавра. Используя спутник «Микронестабильность и колебание звезд» (MOST) Канадского космического агентства, Киппинг и его коллеги осуществляли мониторинг Проксима Центавра в мае 2014 года, а затем в мае 2015 года для поиска признаков транзитных планет.
В то время как открытие Проксимы b было в конечном счете сделано астрономами в ESO, используя Метод Радиальной Скорости, эта кампания была важна в привлечении внимания к вероятности обнаружения земных, потенциально обитаемых планет вокруг соседних звезд M-типа (красный карлик). В будущем Киппинг и его команда также надеются провести исследования Proxima b, чтобы определить, есть ли у него атмосфера, и определить, каким может быть его CRF.
Еще раз, кажется, что одна из многих скалистых планет, вращающихся вокруг звезды красного карлика (и которая ближе к Земле), могла бы быть просто главным кандидатом для изучения обитаемости! Будущие исследования, которые выиграют от внедрения телескопов следующего поколения (таких как Космический телескоп Джеймса Вебба) несомненно, расскажет больше об этой системе и любых потенциально обитаемых мирах.
