Звезда по имени TRAPPIST-1: найден очередной аналог Солнечной системы


Возможно, экзопланета TRAPPIST-1e пригодна для жизни

Система TRAPPIST-1, расположенная всего в 39 световых годах от Земли, является относительно холодной карликовой звездой M-типа, с массой около 9 процентов и радиусом около 12 процентов от солнечного. Считается, что вокруг этой звезды вращается по меньшей мере семь скалистых планет, размером с Землю или меньше.

Используя климатические модели, исследователи из Вашингтонского университета (UW) смоделировали состояния окружающей среды для каждой из планет системы. Модели показали, что все семь экзопланет, вероятно, эволюционировали подобно Венере, а это означает, что вода или океаны на них испарились на ранней стадии формирования системы.

Согласно этим моделям, семь планет системы TRAPPIST-1 будут иметь плотную, непригодную для обитания атмосферу. Тем не менее, один из миров, называемый TRAPPIST-1e, всё же может содержать жидкую воду на своей поверхности и, как результат, поддерживать землеподобную жизнь.

“Мы моделируем атмосферы далёких планет, и мы можем лишь предполагать, как они будут выглядеть”, – сказал в своем заявлении Эндрю Линковски (Andrew Lincowski), ведущий автор исследования. “В своём исследовании мы показать возможные варианты того, как могут выглядеть эти атмосферы”.

TRAPPIST-1e находится в обитаемой зоне звезды – на таком расстоянии от своей звезды, где на поверхности планеты может существовать вода в жидком виде и, следовательно, существовать жизнь в том виде, в котором мы её знаем.

Исследователи отметили, что на этой планете также может присутствовать значительное количество кислорода. По мере того, как вода испаряется с поверхности планеты и подвергается воздействию ультрафиолетового излучения звезды, молекулы воды расщепляется на водород и кислород. Водород, вероятно, покидает атмосферу, а кислород из-за большей массы задерживается в атмосфере. Таким образом, TRAPPIST-1e может иметь толстую кислородную атмосферу.

Семь планет системы TRAPPIST-1 в представлении художника. На большинстве из них должна существовать вода. Авторы и права: M. Kornmesser / ESO.

Две другие экзопланеты системы TRAPPIST-1 также, похоже, находятся в обитаемой зоне. TRAPPIST-1d движется по внутреннему краю этой зоны, а TRAPPIST-1h – по внешнему краю.

В дополнение к потенциальной обитаемости TRAPPIST-1e, модели также предполагают, что TRAPPIST-1b, ближайшая к звезде планета, слишком горячая даже для образования сернокислотных облаков, которые мы видим на Венере.

TRAPPIST-1c и d получают немного больше энергии от своей звезды, чем Венера и Земля от Солнца и, как результат, имеют плотную, непригодную для жизни атмосферу. Согласно исследованию, внешние планеты TRAPPIST-1f, g и h, могут быть ледяными мирами.

Результаты работы были опубликованы 1 ноября в Astrophysical Journal.

Больше информации: https://iopscience.iop.org/

В обитаемой зоне

Три планеты системы – TRAPPIST-1e, f и g имеют орбиты в обитаемой зоне системы. То есть на таком расстоянии от звезды, на котором жидкая вода может существовать на их поверхности. Четвертая планета – TRAPPIST-1d – расположена в пограничной области на внутреннем крае обитаемой зоны.

Новые данные, полученные от телескопа Хаббл, исключают облачную атмосферу, богатую водородом, у трех планет. Однако у TRAPPIST-1g наличие такой атмосферы вполне возможно.

«Наличие плотной атмосферы с преобладанием водорода показало бы, что эти планеты наиболее вероятно являются газообразными мирами, такими как Нептун», – сказал астроном MIT(Массачу́сетского технологи́ческого институ́та) доктор Жюльен де Вит, ведущий автор исследования.

«Однако отсутствие водорода в их атмосферах подтверждает предположения, что планеты являются по своей природе похожими на Землю».

«Это открытие является важным шагом на пути к пониманию того, могут ли эти планеты иметь жидкую воду на поверхности. Это могло бы означать возможность существования там жизни».

Наблюдения были сделаны в тот момент, когда планеты находились между телескопом и звездой TRAPPIST-1. При такой конфигурации небольшая часть света звезды проходит через атмосферу планеты. И взаимодействует с атомами и молекулами в ней. Это оставляет слабый отпечаток атмосферы в спектре излучения, получаемого от звезды.

Полученные результаты исключают водородный тип атмосферы у изучаемых планет. Однако многие альтернативные атмосферные сценарии по-прежнему согласуются с данными, собранными авторами.

Жизнь в системе TRAPPIST-1: новое открытие подарило людям надежду

С того момента, как семь экзопланет были обнаружены на орбите вокруг звезды TRAPPIST-1, расположенной всего в 39 световых годах от Земли, астрономы были заняты изучением этих космических объектов. Больше всего их, конечно, интересовал потенциал это звездной системы для развития жизни и будущей колонизации. Несмотря на то, что на многих планетах уже сейчас доказано отсутствие атмосферы (и, как следствие, невозможность появления на них белковых жизненных форм), все не так печально. Недавно международная команда ученых использовала космический телескоп «Хаббл» для оценки возможностей существования на планетах TRAPPIST01 воды в жидкой форме — и результаты исследования выглядят многообещающими.

Как исследуют экзопланеты

С помощью спектрографа Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) на борту «Хаббла», астрономы измерили количество ультрафиолетового излучения, получаемого каждой из семи планет системы. Ученые провели расчеты, чтобы определить, как ультрафиолет может повлиять на количество воды на каждой отдельной планете. В опубликованном исследовании они сделали вывод, что две планеты, расположенные ближе всего к звезде, скорее всего сухие как старая кость — но вот оставшиеся пять, три из которых находятся в т. н. «зоне Златовласки» (т. е. на таком удалении от звезды, где возможна жидкая вода и где может зародиться жизнь), вполне могут содержать на поверхности большое количество воды.

Открытие ученых представляет собой еще один «ключ» к потенциалу нашумевшей системы. С момента открытия ее планет в феврале текущего года, астрономы указывали на высокую вероятность панспермии. Панспермия — это научная гипотеза о том, что жизнь на Земле и других планетах могла зародиться в результате занесения из космического пространства так называемых «зародышей жизни», биологических агентов, которые и запустили цепочку эволюции. Помимо этого, ученые отмечают потенциальные массивные океанические приливы, вызванные гравитационными взаимодействиями — для зарождения жизни этот фактор тоже играет значительную роль. Но не будем забывать про то, что молодая и агрессивная звезда часто испускает солнечные вспышки, разрушающие атмосферу планет.

Новые открытия: куда уходит водород

В чем же суть нового исследования, возглавляемого швейцарским астрономом Винсентом Бурье из Женевской обсерватории? Все достаточно просто. Водород, как всем известно, очень легкий газ и в условиях планетарной гравитации он всегда стремится вверх. Он в состоянии легко покинуть атмосферу планеты, и благодаря сложной электронной начинке «Хаббла», именно его астрономы и могут обнаружить во время наблюдения за системой TRAPPIST-1. Его присутствие считается потенциальным индикатором атмосферного водяного пара. А во время измерения количества УФ-излучения, поражающего планеты, ученые оценивают скорость, с которой а водородом в космос.

Наука

Сложные отношения: Луна, солнечный ветер и магнитосфера Земли

«Как и в атмосфере нашей планеты, когда ультрафиолетовый солнечный свет отрывает молекулы друг от друга, УФ-излучение звезды может разрывать на водород и кислород водяной пар в атмосферах экзопланет», объясняет Бурье в пресс-релизе.

Наблюдения за звездной системой в течение трехмесячного периода свидетельствуют о том, что постепенная потеря атмосферы сыграла важнейшую роль для развития всех семи планет — и процесс этот продолжается. Расчеты, выполненные командой астрономов, показывают, что самые близкие к звезде планеты, TRAPPIST-1 b и TRAPPIST-1 c (название каждой планеты складывается из имени звезды и литеры, обозначающей ее место в системе), за свою историю потеряли колоссальное количество воды. Они получают больше всего УФ-излучения: для сравнения, это количество ультрафиолета за такой срок заставило бы полностью пересохнуть 20 планет с такими же океанами, как на Земле.

Эдемские кущи или выжженная пустыня?

Что касается пяти оставшихся планет, ситуация куда более обнадеживающая. Исходя из новых данных, они, вероятно, потеряли лишь треть от изначального запаса воды в океанах. Более того, планеты e, f и g должны обладать водой в жидком состоянии — что критически важно для всей программы по поиску жизни. Исследователи предупреждают, что это лишь предположения, поскольку им неизвестна масса каждой отдельной планеты. Кроме того, сами по себе выводы основаны лишь на УФ-спектроскопии, где ученые анализируют наличие любых газов, которые могут присутствовать в атмосфере. Как и всегда, картину прояснит лишь дальнейшее наблюдение и сбор статистических данных, но астрономы уверены, что они на верном пути.

Характеристики

Родительская звезда

Планета обращается вокруг ультрахолодной карликовой звезды TRAPPIST-1 спектрального класса M. Звезда имеет массу 0,08 M

☉ и радиус 0,11
R
☉. Температура поверхности равна 2559 ± 50 (примерно 2290 ). Возраст звезды не менее 500 млн лет. Для сравнения, температура поверхности Солнца составляет 5778 K и его возраст около 4,6 миллиарда лет. TRAPPIST-1 имеет близкую к солнечной металличность: [Fe/H] = 0,04 ± 0,08 (или от 91% до 132% солнечной металличности), а светимость всего 0,052% от солнечной светимости. Из-за малой светимости визуальная звёздная величина TRAPPIST-1 составляет 18,8m[8], то есть звезду нельзя увидеть ни невооружённым глазом, ни в средний любительский телескоп.
Сравнение размеров

ЗемляTRAPPIST-1 d

Физические характеристики

TRAPPIST-1 d имеет размеры, немного меньшие чем Земля — её радиус составляет 0,772 R

⊕, а масса — всего 0,33
M
⊕. По этим данным была вычислена средняя плотность, оказавшаяся равной примерно 4 г/см3. Она может быть близка к составу Земли, однако из-за погрешности есть вероятность содержания менее плотных веществ (например, воды). Предполагаемая температура поверхности без учёта парникового эффекта атмосферы равна +15 [7]. Масса и плотность были известны с большими погрешностями[6] до публикации данных, сделанных телескопом «Кеплер»[7].

Параметры орбиты

Все планеты системы TRAPPIST-1 имеют орбиту, очень близкую к круговой. TRAPPIST-1 d совершает оборот вокруг звезды примерно за 4 дня, а радиус орбиты равен 0,02 а.е. Весьма вероятно синхронное вращение планеты (приливный захват), когда планета всегда повёрнута к звезде одной стороной[8][5].

Рейтинг
( 2 оценки, среднее 4.5 из 5 )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями: