Астрономы нашли семь планет размером с Землю вокруг холодного красного карлика, каждый из которых имеет потенциал для жидкой поверхностной воды. 
Представление художника о том, как может выглядеть небо с одной из семи известных планет земной группы в системе TRAPPIST-1. Звезда в созвездии Водолея, но всего лишь 19-я величина - невидима для всех, кроме лучшего любительского оборудования.
ESO / М. Корнмессер
Звезда TRAPPIST-1 - скромная звезда красного карлика M 8. Он находится на расстоянии 39 световых лет в созвездии Водолея. При диаметре, равном лишь одной десятой диаметра нашей звезды, гном излучает на тысячу раз меньше света, чем Солнце.
В прошлом году Михаэль Гиллон (Университет Льежа, Бельгия) и его коллеги объявили, что трио маленьких экзопланет вращается вокруг этой звезды (хотя третий мир имел сомнительную реальность). Теперь, после интенсивной последующей кампании, команда обнаружила, что на самом деле есть семь планет, а не три. Все, вероятно, скалистые. Три из них находятся в предполагаемой обитаемой зоне TRAPPIST-1 - области, где, учитывая состав, подобный Земле, жидкая вода может быть стабильной на поверхности. Но у всех, при достаточном махании рукой, может быть шанс получить жидкую воду.
От трех до семи
Этот график представляет собой кривую блеска, показывающую, как изменяется яркость слабой карликовой звезды TRAPPIST-1, когда три ее планеты проходят по ее лицу в тройном транзите 11 декабря 2015 года. Данные получены от инструмента HAWK-I на ESO Very Большой телескоп. Все три планеты, вероятно, каменистые, и e и f находятся в обитаемой зоне звезды.
ESO / M. Gillon et al.
Астрономы обнаружили экзопланеты, используя метод транзита, который улавливает крошечное падение в свете звезды, когда планета проходит перед нашей главной звездой с нашей точки зрения. Открытие американских горок началось, когда команда обнаружила, что то, что она думала, было комбинированным транзитом планет № 2 и № 3, фактически было пересечением трех планет.
Затем наблюдатели атаковали TRAPPIST-1 впечатляющим потоком наземных наблюдений. Но большой прорыв произошел с космическим телескопом Спитцер, который наблюдал звезду в течение 20 дней. Эти данные поймали 34 четких транзита. Затем команда смогла объединить свои наземные и космические наблюдения и нарезать их кубиками, чтобы определить, что сигналы, вероятно, пришли с семи разных планет.
Однако только шесть из них являются твердыми обнаружениями. Число 7, или планета h, сомнительно в своих спецификациях: команда обнаружила только один транзит для него, и астрономы предпочитают видеть три транзита, прежде чем называть что-то планетой-кандидатом. Ожидайте, что астрономы будут торговаться по этому вопросу в ближайшие месяцы.
Мини солнечная система?
Все семь экзопланет, обнаруженные вокруг орбиты TRAPPIST-1, гораздо ближе к своей звезде, чем Меркурий к Солнцу, как показано здесь в этом сравнении орбит TRAPPIST-1 с галилеевыми лунами Юпитера и планетами внутренней солнечной системы. Но поскольку TRAPPIST-1 намного слабее Солнца, миры подвергаются воздействию тех же уровней облучения, что и Венера, Земля и Марс.
ESO / O. Furtak
Давайте пока предположим, что все семь экзопланет реальны. Все их орбиты легко поместились бы внутри контура Меркурия вокруг Солнца. Годы внутренних шести периодов колеблются от 1,5 до 12 земных дней, при этом период внешней h составляет где-то от 14 до 35 дней. Самые маленькие два мира имеют ширину около трех четвертей от Земли, самый большой на 10% шире. Самая большая орбита меньше, чем на 20%, как у Меркурия.
Одна из замечательных особенностей этой системы заключается в том, что орбиты экзопланет резонируют друг с другом. Это означает, что их орбитальные периоды являются грубыми целыми числами, кратными друг другу - например, за тот же промежуток времени, в течение которого внутренняя планета вращается вокруг звезды восемь раз, вторая планета проходит пять кругов, третья три и четвертая две. Эта установка гравитационно связывает планеты и может привести к незначительным изменениям в их положениях. Основываясь на этих сдвигах, команда могла рассчитать гравитационные влияния планет друг на друга и, следовательно, их приблизительные массы и плотности. Все согласны с тем, чтобы быть скалистым, команда заключает в 23 февраля Nature .
Такие резонансные орбиты возникают, когда миры мигрируют из своих первоначальных мест, объясняет Гиллон. Астрономы считают, что когда легкие планеты образуются в газообразном диске звезды, образующем планеты, сопротивление газа и тому подобное заставит их продвигаться внутрь. Во время этой входящей миграции миры ловят друг друга на резонансных орбитах, так что они могут образовывать некую «цепочку планет», говорит он. В этом случае миграция привела экзопланеты к тому, что команда называет «умеренной зоной» - орбиты с достаточным количеством входящего звездного света, чтобы при правильных условиях планеты могли, по крайней мере, иногда иметь жидкую поверхностную воду. Это более слабое определение, чем определение «обитаемой зоны».
Скорее всего, все планеты также находятся в приливной привязке со своей звездой, что означает, что они всегда указывают на то же полушарие, что и Луна на Землю. Так близко к звезде планеты могут испытывать огромные приливные трения, растягивая и сжимая их внутренности и стимулируя нагрев и даже вулканизм, подобно тому, что мы видим на галилеевых спутниках Юпитера.
TRAPPIST-1 тих для дварфа M - заметно менее активен, чем Проксима Центавра, которая также имеет планету обитаемой зоны (хотя это скорее пустынный мир ). Но, к сожалению, астрономы не знают, сколько лет звезде. Также неясно, являются ли орбиты планет стабильными: исследователи не определили орбиту седьмой планеты, и при этом они не знают, есть ли другие системы в системе, запутывающей вещи.
Такая звезда называется ультра-крутой карлик очень распространен; Гильон считает, что примерно 15% звезд в соседней галактике попадают в эту категорию. Ультра-крутые карлики живут триллионы лет.
Пригодны ли эти миры?
На этой диаграмме показаны относительные размеры орбит семи планет, вращающихся вокруг ультрахолодной карликовой звезды TRAPPIST-1. Затененная зона - это обитаемая зона. Хотя нарисованная здесь, орбита самой внешней планеты, TRAPPIST-1h, в настоящее время недостаточно известна. Пунктирные линии показывают альтернативные пределы обитаемой зоны, основанные на различных теоретических предположениях.
ESO / M. Gillon et al.
Следующая цель - посмотреть на атмосферу экзопланет. Если в каком-либо из миров существует жизнь, то в атмосфере могут остаться химические отпечатки пальцев. Не существует ни одного соединения, которое могло бы быть курящим пистолетом - например, кислород может появиться из жизни или из молекул воды, расщепленных при свете звезды на составляющие их атомы водорода и кислорода. Но некоторые комбинации химических соединений (таких как метан, углекислый газ и молекулярный кислород) были бы весьма убедительными.
Команда разрабатывает программу для использования космического телескопа Хаббла, чтобы посмотреть на свет звезд, проходящий через (возможно, существующую) атмосферу планет во время их прохождения, чтобы обнаружить любые соединения, которые могли бы поглотить свет. Продолжение будет осуществляться с помощью космического телескопа Джеймса Вебба, который будет более подходящим для этого проекта, поскольку он фокусируется на длинах волн инфракрасного излучения, а TRAPPIST-1 излучает большую часть своего света в инфракрасном диапазоне.
Соавтор исследования Amaury Triaud (Институт астрономии, Великобритания) предпочитает планету f как наиболее перспективную для жизни. С обхватом 1,05 Земли и около 60% плотности Земли TRAPPIST-1f может быть богат водой и / или льдом. Она получает примерно столько же энергии от своей звезды, сколько Марс получает от Солнца, и в хорошей атмосфере она может быть пригодной для жизни. ( Марс технически находится в обитаемой зоне Солнца .)
Во время пресс-конференции Трио нарисовал картину того, что мы могли бы увидеть, если бы мы стояли в одном из этих миров:
Количество света, попадающего в ваш глаз, будет примерно на 1/200 больше, чем вы получаете от Солнца на Земле - подобно тому, что вы испытываете в конце заката. Тем не менее, все равно было бы довольно тепло, потому что от звезды до сих пор поступает примерно столько же энергии, сколько Земля получает от Солнца - просто большая часть этого поступает в инфракрасном диапазоне, который вы не видите, кроме своей кожи могу чувствовать. Звезда будет цвета лосося. Он полагал, что на TRAPPIST-1f звезда будет в три раза шире, чем Солнце для нас.
«Зрелище будет прекрасным», - сказал он.
Подробнее о результате читайте в Пресс-релиз Европейской Южной Обсерватории ,
Рекомендации:
М. Гуллон и соавт. « Семь умеренных планет земной группы вокруг находящейся поблизости ультрахолодной звезды-карлика TRAPPIST-1 . » Природа . 23 февраля 2017 г.
Игнас Снеллен. «Семь Сестер Земли». (Редакция) Природа . 23 февраля 2017 г.
Вы поклонник глубокой научной журналистики? Подписаться на Sky & Telescope ,
Пригодны ли эти миры?Мини солнечная система?
Пригодны ли эти миры?
Вы поклонник глубокой научной журналистики?