Stembie

Астрономы обнаружили всего в 40 световых годах от нас систему семи планет, сравнимых по размерам с Землей. Все эти планеты были зарегистрированы наземными и космическими телескопами, в том числе телескопом VLT, во время их прохождения между наблюдателем и материнской звездой, ультрахолодным карликом TRAPPIST-1. Как утверждает статья, публикуемая в журнале Nature, три из этих планет лежат в «зоне обитания». Их поверхности могут быть покрыты водными океанами, что увеличивает шансы найти там жизнь. Из всех известных на сегодня планетных систем TRAPPIST-1 имеет самое большое количество землеподобных планет и планет, на поверхности которых может существовать жидкая вода.

В результате наблюдений астрономы подтвердили существование по крайней мере семи небольших планет у холодной красной карликовой звезды TRAPPIST-1. Все эти планеты, обозначенные в порядке увеличения их расстояния от материнской звезды TRAPPIST-1b, c, d, e, f, g и h, сравнимы по размерам с Землей. Кроме находящегося на околоземной орбите Космического телескопа Спитцера, был задействован целый ряд наземных инструментов: телескоп TRAPPIST–South в обсерватории Ла Силья в Чили, приемник HAWK-I на телескопе VLT в Чили, телескоп TRAPPIST–North в Марокко, 3.8-метровый телескоп UKIRT на Гавайях, 2-метровый телескоп «Ливерпуль» и 4-метровый телескоп Вильяма Гершеля на Ла Пальма, 1-метровый телескоп SAAO в Южной Африке.

TRAPPIST–South (the TRAnsiting Planets and PlanetesImals Small Telescope–South) – бельгийский 0.6-м робот-телескоп, управляемый из Льежского университета и установленный в обсерватории Ла Силья в Чили. Большая часть его времени отдана мониторингу светового потока от примерно 60 ближайших ультрахолодных карликовых звезд и коричневых карликов (“звезд” недостаточно массивных для запуска в их недрах устойчивого ядерного горения) с целью поиска планетных транзитов. TRAPPIST–South, как и его «близнец» TRAPPIST–North, являются первыми элементами наблюдательной системы SPECULOOS, которая сейчас устанавливается в обсерватории на Паранале.

В начале 2016 г. группа астрономов, также руководимая Михаэлем Гийо, объявила об открытии трех планет у TRAPPIST-1. Группа перешла к более интенсивным наблюдениям этой системы после того, как с приемником HAWK-I на телескопе VLT было зарегистрировано явление тройного транзита, ясного свидетельства существования в системе еще по крайней мере одной неизвестной планеты. Эта историческая кривая блеска впервые продемонстрировала одновременное затмение диска звезды тремя землеподобными планетами, две из которых находятся в «зоне обитания»!

Кратковременные уменьшения блеска звезды, вызванные тем, что каждая из семи планет проходит между звездой и земным наблюдателем — такие явления называются транзитами или прохождениями — позволили астрономам вычислить размеры, состав и орбиты планет. Это один из основных методов, используемых астрономами для поиска экзопланет. Поток света от звезды регистрируется в течение длительного времени и исследуется на предмет обнаружения периодических ослаблений блеска вследствие того, что планета в своем орбитальном движении вокруг звезды загораживает часть диска звезды от земного наблюдателя. Это явление называется в астрономии транзитом или прохождением планеты по диску звезды. Итак, если в блеске звезды обнаруживаются небольшие периодические ослабления, это означает, что у этой звезды есть планета. Оказалось, что по крайней мере шесть более близких к звезде планет сравнимы с Землей и по размерам, и по температуре.

Ведущий автор работы Михаэль Гийон из Института STAR при Льежском университете в Бельгии в восторге от находки: “Это потрясающая планетная система — не только потому, что мы нашли так много планет, но и потому, что все они удивительно похожи по размерам на Землю!”

TRAPPIST-1 – очень маленькая звезда, масса ее составляет всего 8% солнечной. Она лишь немного больше Юпитера и очень слабая, хоть и расположена не слишком далеко от нас в созвездии Водолея. Астрономы и раньше предполагали, что вокруг таких карликовых звезд на близких к их поверхности орбитах может обнаружиться много землеподобных планет, подходящих по своим параметрам для поисков внеземной жизни. TRAPPIST-1 стала первой обнаруженной системой такого рода.

Соавтор работы Амори Трио развивает эту мысль: “Такие карлики, как TRAPPIST-1, излучают гораздо меньше энергии, чем Солнце. И поэтому, чтобы на поверхности их планет могла существовать вода, эти планеты должны располагаться гораздо ближе к своей звезде, чем планеты Солнечной системы к Солнцу. Нам очень повезло – именно такую компактную конфигурацию планетной системы мы и видим у TRAPPIST-1!”

Исследователи выяснили, что все планеты в открытой ими системе близки по размеру к Земле и Венере, или даже чуть меньше. Измерения их плотности показали, что по крайней мере шесть – те, что ближе к звезде – вероятно, каменные по своему составу.

Размеры орбит открытых планет ненамного больше, чем у «галилеевых лун» Юпитера, и гораздо меньше, чем орбита Меркурия в Солнечной системе. Однако, из-за малых размеров самой звезды TRAPPIST-1 и ее низкой температуры приток энергии к поверхности ее планет примерно такой же, как у внутренних планет Солнечной системы; планеты TRAPPIST-1c, d и f получают примерно столько же энергии, как Венера, Земля и Марс, соответственно.

Теоретически на поверхности всех семи открытых планет может существовать жидкая вода, хотя из-за различия в радиусах их орбит для некоторых из них это более вероятно, чем для остальных. Моделирование климатических условий показывает, что самые близкие к материнской звезде планеты TRAPPIST-1b, c и d, вероятно, слишком горячи для воды, хотя там могут найтись небольшие участки поверхности, где она есть. Оценка радиуса орбиты самой внешней планеты в системе, TRAPPIST-1h, еще не подтверждена, но скорее всего для жидкой воды на ней слишком холодно — если только не представить себе какие-то альтернативные процессы ее разогрева. Такие процессы могут быть связаны с приливным нагреванием: периодические деформации планеты гравитационным притяжением звезды ведут к возникновению внутренних сил трения и выделению тепла. Этим, например, объясняются активные вулканические явления на спутнике Юпитера Ио. Если на планете TRAPPIST-1h к тому же сохранилась первичная водородная атмосфера, скорость потери планетой тепла может быть очень низкой.

Однако, TRAPPIST-1e, f, и g являются настоящим подарком для охотников за планетами: их орбиты лежат внутри зоны обитания и на них вполне могут существовать океаны. Новооткрытая система также является самой большой известной цепью экзопланет, орбиты которых находятся вблизи резонанса друг к другу. Астрономы тщательно измерили для каждой из планет время полного оборота ее вокруг материнской звезды TRAPPIST-1 — период обращения — а затем вычислили отношение периода каждой из планет к периоду следующей за ней в порядке увеличения радиуса орбиты. Для шести внутренних планет системы TRAPPIST-1 эти отношения оказались очень близки к простым отношениям, таким, как 5:3 или 3:2. Это означает, что планеты, скорее всего, образовались совместно на больших расстояниях от звезды, а затем переместились ближе к ней на свои нынешние орбиты. Если это так, для них должны быть характерны низкие плотности и обилие летучих веществ, то есть ледяная поверхность и/или наличие атмосферы.

Открытие сделало систему TRAPPIST-1 очень перспективной целью для будущих исследований. Поиски атмосфер у новых планет уже ведутся на космическом телескопе "Хаббл". Член группы Эммануэль Жеэн предвкушает будущие возможности: “С телескопами следующего поколения, такими, как E-ELT и космический телескоп Джеймса Уэбба, мы скоро сможем заняться прямыми поисками воды и, возможно, даже доказательств существования жизни на этих планетах.”

Источник