Художественная концепция миров TRAPPIST-1, основанная на доступных данных о характеристиках планет.
(Изображение: © NASA / JPL-Caltech)
Самый большой из миров в системе TRAPPIST-1 с семью планетами может похвастаться атмосферой, которая развивалась с течением времени, а не той, которая сформировалась вместе с ней.
Наблюдения, сделанные с помощью космического телескопа им. Хаббла, показывают, что атмосфера планеты отличается от ее зарождающейся среды, что означает, что это, скорее всего, каменистый мир, подобный другим в системе.
«Эта атмосфера не та, с которой она родилась», - сказала Space.com Ханна Уэйкфорд, исследователь из Научного института космического телескопа в Балтиморе, штат Мэриленд. Натальная атмосфера была бы богата водородом, чего исследователи не видят. Вместо этого, «это было изменено различными процессами», сказал Уэйкфорд. Атмосферная и геологическая активность могла сыграть значительную роль в этих изменениях. [Тур Exoplanet: Встречайте 7 планет размером с Землю TRAPPIST-1]
Уэйкфорд и ее коллеги использовали Хаббла для изучения TRAPPIST-1 g, шестой планеты от звезды. Ранее они исследовали атмосферы первых пяти планет, обозначенных буквами от b до f, и обнаружили, что на всех пяти планетах отсутствуют массивные водородные атмосферы, которые указывают на газовых гигантов, что делает их более вероятными скалистыми. Их предыдущее исследование не было достаточно точным, чтобы определить, несет ли TRAPPIST-1 g свою первоначальную атмосферу.
«G был последним знаком вопроса в этом», сказал Уэйкфорд. «Как и его братья и сестры, в нем нет изначальной атмосферы. У него развитая атмосфера».
Она представила результаты в январе на зимнем собрании Американского астрономического общества в Сиэтле.
"Соль и перец"
В 2016 году астрономы на Малом телескопе Transiting Planets и Planetesimals Чили (TRAPPIST) объявили об открытии трех планет вокруг тусклой звезды TRAPPIST-1. Еще четыре мира были обнаружены в течение года, в результате чего общее количество достигло семи. Все планеты находятся в обитаемой зоне их звезды, области, где жидкая вода должна сохраняться на поверхности планеты. Всего в 40 световых годах от Земли, TRAPPIST-1 содержит большинство известных планет, которые находятся в обитаемой зоне одной звезды.
TRAPPIST-1 g - самый большой из миров, по оценкам, он приблизительно в 1,1 раза больше массы Земли.
Если бы планеты были газовыми гигантами, они сохранили бы свою изначальную, богатую водородом атмосферу. Напротив, каменистые миры способны изменить свою атмосферу. Движение углерода может сыграть ключевую роль в развивающейся атмосфере. Магма тающей мантии улавливает углерод под поверхностью. Когда магма движется к поверхности, пониженное давление позволяет углероду выходить в газообразной форме. На Земле захваченный карбонат выделяется в виде углекислого газа, парникового газа, который позволяет нашей планете нагреваться, улавливая тепло от солнца. Предыдущие исследования показывают, что такие миры, как Марс и Луна, также могут улавливать богатый углеродом материал, а также другие элементы и выбрасывать их в атмосферу в газообразной форме.
Также известные как красные карлики, M карлики, такие как TRAPPIST-1, составляют самую высокую популяцию звезд в галактике. Некоторые исследования показывают, что три из каждых четырех звезд могут быть М-карликами. Долгоживущие звезды холоднее и тусклее, чем похожие на солнце звезды, но они также невероятно активны, наполняя свои планеты радиацией, переносимой мощными вспышками и извержениями. [Как отличить звездные типы друг от друга (инфографика)]
Их холодная температура также может вызвать проблемы в поисках жизни. Карлики M с малой массой могут похвастаться облаками и даже водяным паром в атмосфере, как и самые большие планеты. Эти молекулы могут создавать ложные сигналы для астрономов, пытающихся изучать атмосферы окружающих их миров.
Когда планета проходит между своей звездой и Землей, астрономы могут изучать свет, текущий через ее небо, чтобы раскрыть некоторые тайны атмосферы планеты. Поскольку они несут молекулы воды, M-карлики могут сделать процесс более сложным; может быть трудно определить, поступают ли сигналы, указывающие на присутствие воды, с планеты или звезды.
«Поскольку у звезды есть эти особенности, это означает, что измерения, которые вы делаете, вы не можете быть на 100 процентов уверены, что это не звезда, которую вы измеряете», - сказал Уэйкфорд. «Вы должны быть в состоянии исключить присутствие и влияние, которое звезда оказывает на эти планеты».
Чтобы помочь разобраться в беспорядке, Уэйкфорд и ее коллеги разработали метод удаления звездного загрязнения. Во-первых, они провели углубленное исследование TRAPPIST-1, изучив, как температура звезды изменялась в разных местах.
«Сама звезда представляет собой смесь трех разных типов температур», - сказал Уэйкфорд. В общем, звезда относительно прохладная, треть ее покрыта чуть более теплыми пятнами 2726 градусов по Цельсию (4940 градусов по Фаренгейту). Менее 3 процентов звезды покрыты чрезвычайно горячими точками при температуре 5526 градусов по Цельсию.
Это потому, что TRAPPIST-1 покрыт звездными пятнами, которые, по словам Уэйкфорда, меньше и тусклее, чем на нашем солнце.
«Распределение [пятен] похоже на соль и перец - оно просто размечено повсеместно и равномерно распределено», - сказал Уэйкфорд.
Изучая звезду как отдельную планету в ее системе, проходящей между ней и Землей, астрономы смогли изучить, как изменилась температура от звезды.
«Мы действительно можем использовать планету в качестве зонда температурных свойств звезды», - сказал Уэйкфорд.
Получив эту информацию, астрономы исследовали атмосферу самой планеты, уверенные в том, что они могут объяснить молекулярные сигналы, исходящие от звезды. Они смогли исключить большую, пышную водородную атмосферу вокруг g, которая предположила бы, что это был газовый гигант, а не каменистый мир, воздух которого был изменен геологическими и атмосферными процессами.
«Это действительно приводит к истинной земной природе этой планеты», - сказал Уэйкфорд.
Команда также использовала свои измерения, чтобы вычислить радиус планеты в 1,124 раза больше радиуса Земли, придав ей плотность чуть ниже нашей планеты. Это соответствует TRAPPIST-1 г твердо: это каменистый мир.
Астрономы надеются отвлечь внимание от шести планет и обратить внимание на седьмой и последний объект, TRAPPIST-1 h. Они планируют изучить планету летом 2019 года.
«Будет очень интересно снова применить этот метод не только для того, чтобы увидеть, из чего состоит планета, но и для того, чтобы увидеть, как звезда меняется и влияет на эту планету», - сказал Уэйкфорд.
Кроме того, процесс, который они разработали для отделения загрязнения водяного пара от TRAPPIST-1, также может быть применен к наблюдениям за другими M-карликами.
Исследование было опубликовано в конце 2018 года в Astronomical Journal.
