В одной из предыдущих статей об экзопланетах мы рассказали о ближайшей к нам планете земного типа Проксима bиз созвездия Альфа Центавра. Эта планета была открыта в 2016 году, и, как выяснили астрофизики после долгих исследований, на этой каменистой планете были подобные земным океаны и моря воды (и ледяные шапки на полюсах), и могла быть жизнь (в том числе и разумная) — но жизнь там могла существовать только до 2017 года, так как в том году её родня звезда (красный карлик Проксима Центавра) выбросила чудовищную по мощности вспышку ультрафиолетового излучения: в течение семи секунд её яркость увеличилась в 14 000 раз. Как посчитали астрофизики, эта вспышка была в сотни раз мощнее, чем когда либо известная вспышка на нашем Солнце. А учитывая то, что планета Проксима bнаходится в 20 раз ближе к своей звезде (к Проксиме Центавра), чем наша Земля к Солнцу, — с учётом этого, на Проксиме b не только погибло всё живое, но могли испариться и все моря, и даже океаны.
Обо всё этом писали многие СМИ в конце апреля с.г. под заголовками типа «Зафиксирована убийственная для всего живого вспышка на Проксиме Центавра – соседней с Солнцем звезде». Но к настоящему времени открыты уже сотни экзопланет, — планет земного типа в зонах обитания своих звёзд. Одной из самых интересных и многообещающих в смысле существования не только воды, но и жизни, является планетная система другой звезды, другого красного карлика — TRAPPIST-1 из созвездия Водолея. Вокруг него вращаются семь планет, причём три из них по всем параметрам очень похожи на Землю и находятся в зоне обитания этого красного карлика.
Красный карлик TRAPPIST-1 из созвездия Водолея
Сначала коротко о самой звезде, о красном карлике TRAPPIST-1. Цитирую по статье «TRAPPIST-1» Википедии:
«Радиус звезды составляет 12,1 % радиуса Солнца[3], что немногим больше радиуса Юпитера[12][13]. При этом её масса равна 0,08 массы Солнца[12], или ~84 массам Юпитера[1]. Средняя плотность звезды, определённая по транзитам планет, в 49,3 раза превосходит среднюю плотность Солнца[13]. Поверхностная температура оценивается в 2559 К[1]. Её светимость примерно в 1900 раз меньше светимости Солнца[1]. Период вращения составляет 3,295 суток[4]. Активность звезды оказалась умеренной, частота вспышек с мощностью выше 1 % от средней светимости в 30 раз меньше, чем у звёзд классов M6-M9. По этим, а также по ряду других данных был заново оценён возраст звезды; теперь считается, что он равен 7,6 ± 2,2 млрд. лет[3][6][14]»
Таким образом, TRAPPIST-1 примерно в два раза старше злосчастной Проксима Центавра, и в тысячи раз «спокойнее» её (в смысле даже не только чудовищных, но и менее страшных вспышек)
Планетная система ТРАППИСТ-1
В мае 2016 года группа астрономов из Бельгии и США, во главе с Микаэлем Жийоном, объявила об открытии трёх планет в системе красного карлика 2MASS J23062928-0502285 с помощью роботизированного 0,6-метрового телескопа TRAPPIST, расположенного в обсерватории ESO в Чили. Далее цитирую по статье Википедии «TRAPPIST-1»:
«Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature[13]. Планеты получили обозначения TRAPPIST-1 b, TRAPPIST-1 c и TRAPPIST-1 d, в порядке удалённости от звезды. <…> Более тщательные наблюдения системы позволили обнаружить настоящую третью планету вместе с ещё четырьмя транзитными землеподобными планетами (e, f, g и h), параметры которых были представлены на пресс-конференции НАСА 22 февраля 2017 года[17] и одновременно опубликованы в журнале Nature[12].»
Таким образом, общее число планет в системе достигло семи. Телескоп «Кеплер» в рамках миссии K2 наблюдал за изменениями яркости TRAPPIST-1 в двенадцатой области с 15 декабря 2015 по 13 апреля 2017, и, соответственно, смог определить период обращения и другие параметры всех планет в системе.[1] Эти семь экзопланет системы TRAPPIST-1 близки по размеру к Земле (их радиусы колеблются от 0,71 радиуса Земли у «TRAPPIST-1 h» до 1,13 радиуса Земли у «TRAPPIST-1 g»[2]
Как видно из этого рисунка, все семь планет TRAPPIST-1 легко разместились бы внутри орбиты Меркурия в нашей солнечной системе. Но, напомним ещё раз: сами эти планеты и по массе, и по размерам очень близки к параметрам Земли. Периоды обращения вокруг родительской звезды для двух внутренних планет, b и c, составляют 1,51 и 2,42 суток, соответственно.
Период обращения третьей планеты (TRAPPIST-1 d) оказался около 4,05 суток, а её радиус около 0,77 радиуса Земли. Кроме того, были открыты ещё четыре экзопланеты этой звезды: TRAPPIST-1 e с орбитальным периодом в 6,1 суток и радиусом 0,92 радиуса Земли; TRAPPIST-1 f с орбитальным периодом в 9,2 суток и радиусом 1,04 радиуса Земли; TRAPPIST-1 g с орбитальным периодом в 12,3 суток и радиусом 1,13 радиуса Земли; а также седьмая по удалению планета — TRAPPIST-1 h. После обработки наблюдений телескопа «Кеплер» стало известно, что TRAPPIST-1 h обращается за 18 суток и имеет радиус 0,7 земного. После уточнений результатов наблюдений телескопа «Кеплер» стали известны её более точные параметры, а данные остальных планет системы были значительно уточнены. Оказалось, что массы в предыдущем исследовании оказались завышенными. Так, плотность шести планет указывает на наличие заметной доли воды и других летучих веществ в их составе. Четыре крайние планеты, а именно e, f, g и h, могут почти целиком состоять из воды. Только планета "TRAPPIST-1 c" имеет массу больше ранее предсказанной, и может содержать более 50 % железа в своём составе.[1]
Условия для жизни (зона обитаемости)
Из семи известных на сегодня планет системы три находятся в обитаемой зоне TRAPPIST-1: d, e и f (то есть третья, четвёртая и пятая от звезды). Что касается первых двух (ближайгих к звезде), то, ввиду слишком высокой температуры их поверхности (+127°C и +69°C) поддержание воды в жидком виде на них крайне маловероятно. Далее цитирую по статье «TRAPPIST-1» Википедии:
«Планета f имеет достаточно низкую плотность и может являться планетой-океаном. По моделям, предложенным в Университете Корнелла, предполагается, что зона обитаемости у TRAPPIST-1 может быть шире, если рассматривать вулканический водород как потенциальный парниковый газ, способствующий повышению климатической температуры. Это значит, что в зону обитаемости могут попадать не три, а четыре планеты[24]. Рентгеновское излучение короны TRAPPIST-1 примерно равно рентгеновскому излучению Проксимы Центавра, а ультрафиолетовое излучение (Серия Лаймана), создаваемое атомами водорода из хромосферного слоя звезды, расположенного под короной, у TRAPPIST-1 оказалось в 6 раз меньше ультрафиолетового излучения Проксимы Центавра. По этой причине две самые близкие к звезде планеты, TRAPPIST-1 b и TRAPPIST-1 c, могли потерять свои атмосферу и гидросферу за время от 1 до 3 миллиардов лет, если их начальные массы похожи на земные. Однако пополнение атмосферного водорода и кислорода может происходить за счёт фотодиссоциации воды, если планеты содержат её много в своём составе[25].»
Температура (т.н. равновесная температура) планет системы TRAPPIST-1 следующая (в градусах Цельсия):
b=+127, c= +69, d=+15, e=−22, f=−54, g=−74, h=−106.
Равновесная температура планет в таблице приведена[1] в предположении нулевого альбедо Бонда (то есть в отсутствие рассеяния падающего света атмосферой) и в отсутствие парникового эффекта атмосферы. Для сравнения, равновесная температура Земли на её орбите вокруг Солнца при тех же предположениях была бы равна плюс 4 °C, Марса — минус 47 °C. [3]
В ноябре 2017 года считалось, что активность звезды не позволяет её планетам удерживать и формировать атмосферу. Однако, в декабре того же года в одном из исследований было показано, что атмосфера может сохраниться и при такой агрессивной активности звезды, и для системы TRAPPIST-1 планеты g и h могут иметь атмосферу. Предполагается, что разрешить этот вопрос будет возможно посредством непосредственного наблюдения телескопом Джеймса Уэбба в 2021 году. [4] Пока что (в мае 2021) результаты этих наблюдений ещё не опубликованы.
Список ссылок
1. Wang, Songhu. Updated Masses for the TRAPPIST-1 Planets : [англ.] / Songhu Wang, Dong-Hong Wu, Thomas Barclay … [et al.] // arXiv. — 2017. — April.
2. Temperate Earth-sized planets transiting a nearby ultracool dwarf star Архивная копия от 7 июня 2019 на Wayback Machine, https://www.eso.org/public/russia/
3. George H. A. Cole, Michael M. Woolfson. Planetary Science: The Science of Planets around Stars. — 2nd Ed. — CRC Press, 2013. — 607 p. — P. 443. — ISBN 978-1-4665-6316-2
4. Василий Макаров. У планет в системе TRAPPIST-1 все-таки может быть атмосфера. Популярная механика(4 января 2018).