Объявление системы из семи планет вокруг звезды TRAPPIST-1 в начале этого года вызвало волну научного интереса. Мало того, что эта одна из самых больших групп планет была обнаружена вокруг одной звезды, тот факт, что все семь оказались земными (скалистыми) по природе, очень обнадеживает. Еще более обнадеживающим оказался тот факт, что три из этих планет находились на орбите в обитаемой зоне звезды.
С тех пор астрономы стремятся узнать все, что могут, об этой системе планет. Помимо того, имеют ли они атмосферу, астрономы также хотят узнать больше об их орбитах и условиях поверхности. Благодаря усилиям международной команды астрономов, возглавляемой Вашингтонским университетом, у нас теперь есть точное представление о том, какими могут быть условия на самой внешней планете - TRAPPIST-1h.
Согласно исследованию команды - «Семипланетная резонансная цепь в TRAPPIST-1», которая была недавно опубликована в журнале Природа Астрономия - они использовали данные миссии Kepler для определения орбитального периода планеты. В частности, они ознакомились с данными, полученными во время Кампании 12 миссии K2, 79-дневного периода наблюдения, который длился с 15 декабря 2016 года по 4 марта 2017 года.
Во главе с Родриго Люгером, аспирантом Вашингтонского университета, команда уже знала, как устроены орбиты шести внутренних планет системы. Это было основано на предыдущих данных, предоставленных Космическим телескопом Спитцера, которые указали, что эти планеты находятся в орбитальном резонансе, то есть их соответствующие орбитальные периоды математически связаны и влияют друг на друга.
Исходя из этих данных, команда уже рассчитала, что орбитальный период TRAPPIST-1h будет составлять чуть менее 19 дней. Обратившись к данным K2, они заметили, что в течение 79-дневного периода наблюдения TRAPPIST-1h совершил четыре транзита звезды, что дало орбитальный период 18,77 дня. Другими словами, команда обнаружила, что их наблюдения согласуются с их расчетами.
Этот вывод был долгожданным облегчением для Люгера и его коллег. Как он заявил в пресс-релизе UW:
«TRAPPIST-1h был именно таким, каким предсказала наша команда. Некоторое время меня беспокоило, что мы видим то, что хотим видеть. В этой области все почти никогда не происходит так, как вы ожидаете - обычно за каждым углом есть сюрпризы, но теория и наблюдения в этом случае идеально сочетаются ».
Открытие этого резонанса означает, что TRAPPIST-1 установил еще один рекорд. Начнем с того, что она уже известна как одна из двух звездных систем, в которой размещены семь сверхсолнечных планет, а другая - звездная система HR 8832, переменная звезда главной последовательности типа K3V, расположенная на расстоянии 21 светового года. Во-вторых, на сегодняшний день у него есть наиболее подтвержденные планеты земной группы, которые были обнаружены в одной звездной системе.
Но с этими последними данными TRAPPIST-1 теперь является рекордсменом по количеству планет в орбитальном резонансе. Предыдущими местами были Кеплер-80 и Кеплер-223, обе из которых имеют четыре планеты в орбитальном резонансе. Согласно Люгеру, этот резонанс, вероятно, был установлен, когда система TRAPPIST-1 была еще молода, и планеты еще находились в процессе формирования. Как объяснил Люгер:
«Резонансная структура не является совпадением и указывает на интересную динамическую историю, в которой планеты, вероятно, мигрировали внутрь в ступенчатом порядке. Это делает систему отличным испытательным стендом для теории формирования планет и миграции. Поэтому мы могли бы смотреть на планету, которая когда-то была обитаемой и с тех пор замерзла, что удивительно созерцать и отлично подходит для последующих исследований ».
Возможность того, что планеты достигли своего нынешнего орбитального танца в начале истории системы, также может означать, что TRAPPIST-1h когда-то был пригоден для жизни. В то время как три планеты вращаются вокруг обитаемой зоны звезды (TRAPPIST-1 d, e и f), TRAPPIST-1h вращается вокруг звезды на расстоянии около 10 миллионов км (6 миллионов миль), что делает ее значительно недоступной для жилая зона звезды.
Фактически, на этом расстоянии TRAPPIST-1h получает примерно столько же энергии от Солнца, сколько и планета-карлик Церера (расположенная в нашей Солнечной системе в Главном поясе астероидов между Марсом и Юпитером), в результате чего средняя температура поверхности составляет 173 К (-100 ° С; -148 ° F). Но в прошлом, когда ее звезда была ярче и горячее, планета могла получать достаточно энергии, чтобы ее поверхность была достаточно теплой, чтобы поддерживать жидкую воду.
«Поэтому мы могли бы смотреть на планету, которая когда-то была обитаемой и с тех пор замерзла, что удивительно созерцать и прекрасно подходит для последующих исследований», - сказал Люгер. TRAPPIST-1 также является основным кандидатом для последующего изучения, учитывая его близость. Расположенная всего в 39,5 световых лет от Земли, эта звезда и ее система планет предоставляют исключительные возможности для изучения экзопланет и обитаемости звезд М-типа.
Кроме того, это исследование также продемонстрировало, что, несмотря на отказ двух реакционных колес, миссия Кеплера все еще чрезвычайно полезна, когда дело доходит до изучения экзопланет. Несмотря на то, что постоянное наблюдение за системой TRAPPIST-1 представляло собой инструментальные проблемы, Кеплеру все же удалось получить надежную информацию, которая соответствовала расчетам команды.
Помимо определения орбитального периода TRAPPIST-1h, команда использовала данные K2, чтобы дополнительно охарактеризовать орбиты других шести планет, исключить возможность наличия большего количества планет в системе и узнать больше о самой звезде (такой как ее вращение). период и уровень активности). Эта информация также будет иметь решающее значение при определении того, может ли какая-либо из планет, расположенных в обитаемой зоне звезды, быть пригодной для жизни.
Открытие системы TRAPPIST-1 было событием, которое создавалось много лет назад. Но скорость появления новых открытий была очень впечатляющей. В ближайшие годы, благодаря развертыванию охотников за планетами следующего поколения - таких, как телескоп Джеймса Уэбба и обзорный спутник транзитной экзопланеты (TESS), - мы сможем копать глубже и узнавать еще больше.
И не забудьте посмотреть видео орбитального резонанса TRAPPIST-1, предоставленное доцентом Дэниелом Фабрики из Чикагского университета:
