Траппист 1: Ученые усомнились в наличии воды на землеподобных планетах в системе TRAPPIST-1 — Наука

Семь каменистых планет TRAPPIST-1 имеют практически идентичный состав

Ксения
Суворова

Главный редактор

Новое исследование, опубликованное Planetary Science Journal, показывает, что планеты TRAPPIST-1 имеют очень похожие плотности. Возможно, все они содержат примерно одинаковое соотношение материалов, таких как железо, кислород, магний и кремний. Но если это так, это соотношение должно заметно отличаться от земного: планеты TRAPPIST-1 примерно на 8% менее плотные, чем Земля.

Читайте «Хайтек» в

В TRAPPIST-1 находится самая большая группа планет размером примерно с Землю, когда-либо обнаруженных в одной звездной системе. Эти семь скалистых планет, расположенных на расстоянии около 40 световых лет от Земли, являются примером огромного разнообразия планетных систем, которые заполняют Вселенную.

Некоторые из этих планет известны с 2016 года, когда ученые объявили, что они обнаружили три планеты вокруг звезды TRAPPIST-1 с помощью малого телескопа Transiting Planets and Planetesimals (TRAPPIST) в Чили. Последующие наблюдения космического телескопа «Спитцер» НАСА в сотрудничестве с наземными телескопами подтвердили наличие двух исходных планет и обнаружили еще пять.

Все семь планет TRAPPIST-1, которые находятся так близко к своей звезде, что они вписываются в орбиту Меркурия, были обнаружены с помощью метода транзита: ученые не могут видеть планеты напрямую (они слишком малы и тусклы по сравнению со звездой), поэтому они ищут провалы в яркости звезды, возникающие при пересечении планет перед ней.

Неоднократные наблюдения за падением звездного света в сочетании с измерениями времени обращения планет по орбите позволили астрономам оценить массы и диаметры планет, которые, в свою очередь, использовались для расчета их плотности. Предыдущие расчеты определили, что планеты примерно равны размеру и массе Земли и, следовательно, также должны быть каменистыми или земными, в отличие от планет с преобладанием газа, таких как Юпитер и Сатурн.

Чем точнее ученые знают плотность планеты, тем больше ограничений они могут наложить на ее состав. Плотность восьми планет в нашей солнечной системе сильно различается. Гиганты с преобладанием газа — Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун — большие, но гораздо менее плотные, чем четыре земных мира, потому что они состоят в основном из более легких элементов, таких как водород и гелий. Но даже они демонстрируют некоторое разнообразие плотности, которая определяется как составом планеты, так и сжатием из-за гравитации самой планеты. Вычитая эффект гравитации, ученые могут вычислить так называемую несжатую плотность планеты и узнать больше о ее составе.

Семь планет TRAPPIST-1 имеют схожие плотности — значения различаются не более чем на 3%. Это отличает эту систему от нашей. Разница в плотности между планетами TRAPPIST-1 и Землей и Венерой может показаться небольшой — около 8%, но в планетарном масштабе она значительна. Например, один из способов объяснить, почему планеты TRAPPIST-1 менее плотные, заключается в том, что они имеют такой же состав, что и Земля, но с меньшим процентным содержанием железа — около 21% по сравнению с 32% на Земле

В качестве альтернативной теории — железо на планетах TRAPPIST-1 может быть насыщено кислородом, образуя оксид железа или ржавчину. Дополнительный кислород уменьшил бы плотность планет. Поверхность Марса приобретает красный оттенок из-за оксида железа, но имеет ядро, состоящее из неокисленного железа. Если бы более низкая плотность планет TRAPPIST-1 была полностью вызвана окисленным железом, планеты должны были бы быть полностью ржавыми и не могли иметь твердых железных ядер.

Команда также изучила, может ли поверхность каждой планеты быть покрытой водой, которая даже легче, чем ржавчина, и которая может изменить общую плотность планеты. Если бы это было так, вода должна была бы составлять около 5% общей массы четырех внешних планет. Для сравнения, вода составляет менее одной десятой процента от общей массы Земли.

Поскольку они расположены слишком близко к своей звезде, чтобы вода могла оставаться жидкостью в большинстве случаев, трем внутренним планетам TRAPPIST-1 потребуется горячая и плотная атмосфера, подобная Венере, так что вода может оставаться связанной с планетой в виде пара. Это объяснение кажется менее вероятным, потому что было бы совпадением, если бы на всех семи планетах было достаточно воды, чтобы иметь такую ​​одинаковую плотность.

Читать также:

Спутник Сатурна Титан удивительно похож на Землю. Какие у человечества на него планы?

Аборты и наука: что будет с детьми, которых родят.

Треть переболевших COVID-19 возвращаются в больницу. Каждый восьмой умирает.

Ученые советуют колонизировать карликовую планету Церера. Что в ней интересного?

Ученые уточнили массы и плотности семи планет системы TRAPPIST-1

Опубликовано 22 января 2021 года в 20:00

10.5K

Like
Love
Haha
Wow
Sad
Angry

4

Система красного карлика TRAPPIST-1 является домом для самой большой группы схожих по размеру с Землей планет.

Подробный анализ наблюдений за экзопланетами в системе звезды TRAPPIST-1 позволил ученым с высокой точностью определить их массы и показать, что все они обладают практически одинаковой плотностью, которая несколько меньше земной. Исследование, описывающее возможные составы этих интригующих миров, представлено в журнале Planetary Science Journal.

«Система звезды TRAPPIST-1 увлекательна, потому что предоставляет нам уникальный шанс увидеть разнообразие каменистых планет в рамках одного семейства», – рассказывает Кэролайн Дорн, соавтор исследования из Цюрихского университета (Швейцария).

Планеты, обращающиеся вокруг ультра-холодного красного карлика TRAPPIST-1, в сравнении с Землей. Credit: ESO/M. Kornmesser

Планетная система тусклого красного карлика TRAPPIST-1, находящегося всего в 40 световых годах от нас, была обнаружена в 2016 году. Последующие наблюдения выявили в ней семь близких по размеру с Землей планет. Экзомиры, открытые методом транзита, получили обозначения TRAPPIST-1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g и 1h в порядке увеличения их расстояния от центральной звезды.

Идеальная система

С момента первоначального обнаружения планет TRAPPIST-1 ученые изучали это семейство с помощью нескольких космических и наземных телескопов.

«Собранные за эти годы данные позволили нам уточнить массы и плотности всех семи каменистых миров. Это говорит о важности продолжительных наблюдений экзопланетных систем», – отметил Саймон Гримм, соавтор исследования из Бернского университета (Швейцария).

Плотности планет системы TRAPPIST-1 в сравнении с плотностями планет земной группы. Credit: NASA/JPL-Caltech

В Солнечной системе плотности восьми планет сильно различаются. Гиганты Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун гораздо менее плотные, чем четыре каменистых мира: Земля, Венера, Марс и Меркурий. В системе TRAPPIST-1, как оказалось, дела обстоят по-другому.

«То, что планеты TRAPPIST-1 имеют практически одинаковую плотность, указывает на примерно одинаковое соотношение элементов в них, таких как железо, кислород, магний и кремний, из которых, как считается, состоит большинство каменистых миров. Основываясь на этом заключении, мы оценили, какая смесь основных ингредиентов может дать планетам TRAPPIST-1 такую ​​плотность», – пояснили авторы исследования.

Вода или железо

В первую очередь, объединив различные модели строения планет и их атмосфер, исследователи с беспрецедентной точностью оценили возможное количество воды, содержащееся на семи «сестрах» TRAPPIST-1, и сопоставили его с их плотностью.

«Если бы более низкая плотность по отношению к земной могла быть объяснена присутствием воды, на нее приходилось бы около 5 процентов общей массы каждой из четырех внешних планет. Для сравнения, у Земли этот показатель менее 0,1 процента. Однако предыдущие исследования указывают на то, что три внутренние планеты системы TRAPPIST-1 лишены воды на поверхности и могут содержать ее лишь в виде пара в раскаленных плотных атмосферах», – добавил Эрик Агол, ведущий автор исследования из Вашингтонского университета (США).

Кроме этого, кажется маловероятным, что по удачному стечению обстоятельств на всех семи планетах оказалось достаточно воды, чтобы они имели ​​одинаковую плотность.

Три возможных строения планет системы TRAPPIST-1. Слева – каменистая поверхность, большое количество железа, равномерно перемешанного с другими элементами в недрах. В центре – каменистая поверхность с богатым железом ядром, которое меньше земного. Справа – обширный глубокий океан на поверхности, крупное богатое железом ядром (маловероятно и
возможно только для четырех внешних планет). Credit: NASA/JPL-Caltech

Другая идея заключается в том, что все планеты системы TRAPPIST-1 имеют схожий с Землей состав, но с меньшим процентным содержанием железа – около 21 процента вместо 32 процентов. Третий сценарий – обильное содержание насыщенного кислородом железа, который уменьшил бы плотность миров, с отсутствием железного ядра.

«При этом более низкая плотность может быть вызвана комбинацией этих двух факторов – меньше железа в целом и некоторое его количество в окисленной форме. Однако получить ответ на этот вопрос мы сможем лишь проведя наблюдения системы на инструментах следующего поколения», – заключил Эрик Агол.

определить автоматически

Закрыть

Звезда TRAPPIST-1 и ее планеты

Звезда TRAPPIST-1 и ее планеты в представлении художника

Поиск пригодных для жизни экзопланет всегда вызывал большой интерес у астрономов, а любые открытия в этой сфере – большой ажиотаж как в мире науки, так и в СМИ. Так в 2016-м году в широких кругах исследователей все чаще начала появляться на слуху звезда под названием 2MASS J23062928-0502285 или иначе — TRAPPIST-1. Причиной тому стала планетарная система вокруг звезды, целых семь планет которой находится в так называемой обитаемой зоне. Однако, как это часто бывает, эмоции в науке являются плохим знаком, и дальнейшие исследования планет ставят под вопрос существования на них воды в жидком состоянии, не говоря уже о существовании жизни.

Положение TRAPPIST-1 в созвездии Водолея

Содержание:

• 1 О звезде TRAPPIST-1
• 2 Хроника событий
  • 2.1 Три экзопланеты
  • 2.2 Семь экзопланет
• 3 Материалы по теме
  • 3.1 Ажиотаж
  • 3.2 Дальнейшие исследования
• 4 Планеты TRAPPIST-1
  • 4.1 TRAPPIST-1 b
  • 4.2 TRAPPIST-1 c
  • 4.3 TRAPPIST-1 d
  • 4.4 TRAPPIST-1 e
  • 4.5 TRAPPIST-1 f
  • 4.6 TRAPPIST-1 g
  • 4.7 TRAPPIST-1 h

О звезде TRAPPIST-1

Звезда TRAPPIST-1 до последнего времени не была особо примечательным объектом для астрономов. Является одиночной звездой, которую видно с Земли в области созвездия Водолея, располагается на расстоянии в 39,5 световых лет от Солнца. Относится к спектральному классу M8 V – холодный красный карлик.

Сравнение Солнца и TRAPPIST-1

• Радиус звезды TRAPPIST-1 составляет всего 12,1% солнечного радиуса, что чуть больше радиуса Юпитера (примерно 10% радиуса Солнца).
• Масса звезды оценивается в 84 массы Юпитера или 0,08 массы Солнца.
• Плотность звезды, примерно, в 49,3 раза превышает плотность Солнца.
• Поверхностная температура TRAPPIST-1 равна около 2 559 кельвин (Солнце – 5 778 К)
• Светимость звезды в 1 900 раз меньше солнечной светимости
• Период вращения, по последним данным (29.03.2017), составляет 3,295 суток
• Возраст звезды, по данным 07.06.2017 составляет — 7,6 ± 2,2 млрд. лет

Хроника событий

Три экзопланеты

В 2016-м года группа бельгийских и американских астрономов, возглавляемая Майклом Гиллоном, объявила об открытии трех землеподобных экзопланет вблизи холодного красного карлика по имени 2MASS J23062928-0502285. Три открытые планеты получили названия: TRAPPIST-1 b, TRAPPIST-1 c и TRAPPIST-1 d, в соответствии с их порядком удаленности от центральной звезды.

• При этом использовался TRAnsiting Planets and Planetesimals Small Telescope, сокращенно – TRAPPIST. Данный телескоп находится в чилийских горах и в основном наблюдает так называемые транзитные планеты. Такие планеты наблюдаются методом транзитной фотометрии, который строится на наблюдении за планетой, проходящей на фоне звезды. Причем, этот метод позволяет также вычислить не только размеры планеты, но также ее плотность и даже дать информацию о составе атмосферы наблюдаемой планеты.

Обсерватория TRAPPIST, Кокимбо, Чили

Диаметр всех трех открытых экзопланет не превышает диаметр Земли более чем на 10%. И хотя две из них в 60-90 раз ближе к TRAPPIST-1, чем мы к Солнцу – следует учесть, что наша звезда во много раз ярче и горячее. Примечательно, что по причине небольших размеров звезды и близости к ней экзопланет, период обращения двух ближайших планет оценивался в 1,5 и 2,4 дня. На момент данного открытия период обращения третьей экзопланеты оценивался от 4,5 до 73 суток. Таким образом, подобные масштабы системы близки скорее к системе Юпитера и его спутников, нежели к нашей Солнечной системе.

В силу своей близости к звезде, планеты TRAPPIST-1 b и TRAPPIST-1 c значительно подвергнуты приливным силам звезды, в результате чего, скорее всего, обе планеты всегда повернуты к своей звезде одной стороной. То есть, на одной стороне – всегда жаркий день, на другой – всегда холодная ночь. В таком случае благоприятные условия для жизни могут существовать лишь вблизи терминатора – линии светораздела планеты.

Вид с поверхности планеты TRAPPIST-1 d в представлении художника

Третья же планета, из-за своего более далекого расположения от звезды попадает в зону обитаемости. Такой зоной называют область пространства вокруг звезды, в пределах которой температура позволяет воде существовать в жидком состоянии. Как известно, жидкая вода – одно из основных условий для существования известных нам форм жизни.

Семь экзопланет

В феврале 2017-го года на пресс-конференции NASA было объявлено об открытии еще трех землеподобных каменистых экзопланет вблизи все той же звезды — TRAPPIST-1. Это открытие подтвердилось тридцатью исследователями со всех уголков Земли. Особенно примечателен тот факт, что все семь планет расположены в зоне Златовласки, или как было названо ранее – обитаемой зоне. Четыре из этих планет, согласно ученым, и вовсе имеют благоприятнейшие условия для обитания живых организмов.

Размер экзопланет и их орбит в системе TRAPPIST-1 по сравнению с планетами Солнечной системы

Таким образом, вокруг звезды TRAPPIST-1 вращается семь звезд с названиями: b, c, d, e, f, g, и h. Все планеты вращаются очень близко к звезде. Например, если поместить на место Солнца звезду TRAPPIST-1, то все семь экзопланет расположатся внутри орбиты Меркурия. Однако, как было сказано ранее — TRAPPIST-1 в половину раза холоднее Солнца.

Материалы по теме

Значимость подобного открытия состоит в том, что по статистике на выборку из 100-400 миллиардов звезд Млечного Пути 30-50 % приходится именно на красные карлики. В отличие от 10% желтых карликов, подобных Солнцу. Тогда вероятность обнаружения экзопланет в зоне обитаемости вблизи других звезд значительно растет. Примером другого красного карлика, лежащего на расстоянии всего в 4,243 световых года от Земли является Проксима Центавра. Данная звезда также вызывает большой интерес ученых с точки зрения поиска внеземной жизни.

Основные параметры планет системы TRAPPIST-1 представлены на картинке ниже, вместе с параметрами некоторых планет нашей Солнечной системы.

Подобные характеристики экзопланет системы, с учетом их расположения от звезды системы и с учетом ее собственных параметров, позволяют предполагать о наличии атмосферы у этих экзопланет. Однако, это всего лишь предположение и исследователи продолжают изучать систему звезды TRAPPIST-1.

Параметры и художественные изображения планет TRAPPIST-1 в сравнении с планетами земной группы

Ажиотаж

Популярность системы TRAPPIST-1 возросла столь быстро, что начали возникать концепты поверхности планет системы, футуристические постеры о космических путешествиях между экзопланетами этой планетарной системы.

Футуристический постер о путешествии на TRAPPIST-1 e

Даже Google не обошли стороной столь популярное исследование, выпустив тематический дудл.

Дудл от Google на тему открытия планет у TRAPPIST-1

Дальнейшие исследования

Последующие исследования заметно поубавили амбиции исследователей и постепенно начали возвращать нас к реальности. Как уже говорилось ранее, близкорасположенные к звезде TRAPPIST-1 экзопланеты, скорее всего, по причине приливных сил, расположены к ней одной стороной. Подобное явление не было б столь пагубным для предполагаемых живых организмов, если бы не активность звезды. Аналогичное явление наблюдается у той же Проксима Центавра, которая, в силу своей активности, при помощи звездного ветра буквально сдувает с ближайшей экзопланеты всю атмосферу. По подсчетам исследователей, если звезда TRAPPIST-1 так же активна, как и Проксима Центавра, то ближайшие к ней планеты, за период своего существования, могли потерять объем воды равный 15 земным океанам. Подобный вывод довольно неутешительный.

Посредством звездного ветра TRAPPIST-1 может буквально сдувать атмосферу ближайших планет

Как оказалось позже, звезда TRAPPIST-1 действительно довольно активна. За 80 дней наблюдения за звездой, исследователи заметили 42 высокоэнергетические вспышки, пять из которых – мультивспышки излучений. Последние вспышки представляют собой множественный выброс энергии во всех направлениях от звезды. В результате такого явления близлежащие планеты системы TRAPPIST-1 буквально в миг потеряли бы большую часть своей атмосферы. Частота таких вспышек, по подсчетам ученых, составила – одну вспышку за 28 часов. Очевидно, за столь короткий срок никакая планета не способна восстановить свою атмосферу.

Вид с поверхности отдаленной холодной планеты TRAPPIST-1 f в представлении художника

Дальнейшее изучение звезды TRAPPIST-1 показало, что она скорее всего относительно молодая, то есть ее возраст не превышает полумиллиарда лет. Кроме того, всплески излучения данной звезды вполне способны сдуть любую землеподобную атмосферу близкой экзопланеты за 1-3 миллиарда лет. Впрочем, некоторые данные наблюдений экзопланет системы указывают на то, что эти экзопланеты не всегда были вблизи звезды, а «мигрировали» к ней за время своего существования.

Планеты TRAPPIST-1

Прежде всего, следует отметить плотную компоновку всех семи планет системы. Так если переместить все семь экзопланет в Солнечную систему, то они бы уместились между Меркурием и Землей. Подобное явление имеет место быть в силу так называемых гармонических резонансов орбит. Кратко говоря, орбитальные периоды всех экзопланет приблизительно равны целым отношениям 24/24, 24/15, 24/9, 24/6, 24/4, 24/3 и 24/2, а также кратны по отношению к соседней планете. Такие резонансы, как выяснили исследователи, являются основным требованием к существованию подобных плотных планетарных систем.

TRAPPIST-1 b

– имеет высокую температуру и низкую плотность. Последнее говорит о возможном наличии воды или других легких веществ.

TRAPPIST-1 b

• Масса — 0,79 ± 0,27 массы Земли
• Радиус — 1,086 радиуса Земли
• Плотность — 3,4 ± 1,2 г/см³ (средняя плотность Земли 5,51 г/см³)
• Температура — +127 °C или 400 K (средняя температура Земли около 14 °C или 287,2 К)
• Орбитальный период — 1,51087 дня
• Большая полуось — 0,011 а. е.

TRAPPIST-1 c

– имеет относительно высокую температуру и высокую плотность. Последнее говорит о повышенном количестве железа – более 50% массы.

TRAPPIST-1 c

• Масса — 1,63 ± 0,63 массы Земли
• Радиус — 1,056 ± 0,035 радиуса Земли
• Плотность — 7,63 ± 3,04 г/см³
• Температура — +68 °C или 342 K
• Орбитальный период — 2,4218 дня
• Большая полуось — 0,015 а. е.

TRAPPIST-1 d

– имеет плотность и температуру близкую к земным.

TRAPPIST-1 d

• Масса — 0,41 ± 0,27 массы Земли
• Радиус — 0,772 ± 0,030 радиуса Земли
• Плотность — 4,9 ± 3,3 г/см³
• Температура — +14,9 ± 5,6 °C или 288,0 ± 5,6 K
• Орбитальный период — 4,0496 дня
• Большая полуось — 0,0214 а. е.

TRAPPIST-1 e

– имеет низкую температуру и низкую плотность. Последнее говорит о наличии воды или более легких элементов в составе планеты. Однако в силу низкой температуры – вода на планете находится в твердом состоянии. Находится в зоне обитаемости.

TRAPPIST-1 e

• Масса – 0,24 (<0,80) массы Земли
• Радиус — 0,918 ± 0,039 радиуса Земли
• Плотность – 1,71 (<5,71) г/см³
• Температура — −21,9 ± 4,9 °C или 251,3 ± 4,9 K
• Орбитальный период — 6,0996 дня
• Большая полуось — 0,028 а. е.

TRAPPIST-1 f

– имеет низкую температуру и низкую плотность, может быть планетой-океаном. Находится в зоне обитаемости.

TRAPPIST-1 f

• Масса – 0,36 ± 0,12 массы Земли
• Радиус — 1,045 ± 0,038 радиуса Земли
• Плотность – 1,74 ± 0,61 г/см³
• Температура — −54,2 ± 4,2 °C или 2 219,0 ± 4,2 K
• Орбитальный период — 9,2067 дня
• Большая полуось — 0,0371 а. е.

TRAPPIST-1 g

– имеет очень низкую температуру и низкую плотность. Находится в зоне обитаемости.

TRAPPIST-1 g

• Масса – 0,566 ± 0,038 массы Земли
• Радиус — 1,127 ± 0,041 радиуса Земли
• Плотность – 2,18 ± 0,28 г/см³
• Температура — −74,6 ± 3,8 °C или 198,6 ± 3,8 K
• Орбитальный период — 12,353 дня
• Большая полуось — 0,0451 а. е.

TRAPPIST-1 h

– имеет очень низкую температуру, по подсчетам, получает столько же энергии от своей звезды, сколько пояс астероидов от Солнца. Вероятно, имеет чисто ледяной состав.

TRAPPIST-1 h

• Масса – 0,086 ± 0,084 массы Земли
• Радиус — 0,715 радиуса Земли
• Плотность – 1,27 (<2,54) г/см³
• Температура — −104,1 ± 4 °C или 169 ± 4 K
• Орбитальный период — 18,764 дня
• Большая полуось — 0,063 а. е.

Подводя итоги происходящего, следует отметить два факта:

• Вероятность существования жизни, или хотя бы жидкой воды, в данной планетарной системе все еще высока. Однако, теперь количество экзопланет, способных поддерживать жизнь не превышает трех.
• Система TRAPPIST-1 остается интересным объектом для исследователей по причине странного поведения самой звезды, которая, будучи молодой, иногда ведет себя совсем нехарактерно. Также интересным является плотная компоновка планет системы, которые не взаимодействуют между собой в силу орбитальных резонансов.

Понравилась запись? Расскажи о ней друзьям!

Просмотров записи: 11241

Запись опубликована: 27.08.2017
Автор: Владимир Соловьев

Миры системы TRAPPIST-1: kiri2ll — LiveJournal

?

Category:

• Космос
• Cancel

Как я и говорил, на вчерашней пресс-конференции NASA рассказали про открытие в системе красного карлика TRAPPIST-1 новых экзопланет. Забавно конечно, что многие СМИ так и не смогли сосчитать их количество. Напомню, что первые три планеты в этой системе нашли еще год назад. Вчера рассказали про еще четыре, которые были обнаружены с помощью инфракрасной обсерватории Spitzer и наземных телескопов. Но число 7 конечно красивее 4, и отсюда вся эта куча заголовков в стиле «в NASA нашли семь похожих на Землю планет, где может быть вода».
Ладно, не буду больше придираться. Лучше добавлю свежую информацию к вчерашнему посту. Итак, на сегодняшний день информация о великолепной семерке в 40 световых годах от нас выглядит следующим образом.Как нетрудно заметить, точные орбитальные параметры пока что измерены для первых шести планет. Также известны их примерные массы и диаметры, что позволило вычислить среднюю плотность, которая у всей шестерки соответствует каменным телам. Т.е. можно уверенно говорить, что это именно землеподобные планеты, а не мини-Нептуны. Самая маленькая из них весит как Марс, самая большая почти на 40% больше Земли. С учетом того, что диаметр седьмой планеты меньше земного, более чем вероятно, что это тоже каменное тело.Главная особенность системы — то, как плотно упакованы планеты. Орбиты первых шести тел лежат в промежутке между 0.011 и 0.045 а.е. от звезды. Если переводить в километры, то получается, что они втиснуты в промежуток шириной в шесть миллионов километров. Орбиты первой и второй планеты пролегают на расстоянии всего 600 тысяч километров друг от друга. Это сопоставимо со средним расстояние между Землей и Луной (оно составляет 380 тысяч километров). Стоя на поверхности любой из этих планет можно увидеть все остальные при свете местного Солнца, и вероятнее всего разглядеть их основные геологические достопримечательности невооруженным глазом.Можно даже провести интересный мысленный эксперимент. Представьте, если бы в нашей Солнечной системе сложилась подобная конфигурация. Глядя на небо, вместо Луны мы могли бы видеть большую планету, подобную Земле, с различимыми глазом океанами, континентами, меняющейся погодой… Как бы это повлияло на представление древнего человека об окружающем мире и нашем месте во Вселенной?  Развивалась ли бы в таком мире наука быстрее, чем в нашем, или же все бы пошло по примерно такому же сценарию?В заключение нужно сказать про их потенциальную обитаемость. Орбиты планет e, f, и g лежат в пределах рассчитанной для этой системы обитаемой зоны, что означает то, что в теории там может существовать вода в жидком виде. Планеты b, c и d получают больше энергии, чем Земля, и скорее всего слишком сильно разогреты.
Но все в той же  теории, при некоторых условиях  и на них все может существовать вода. Дело в том, что скорее всего первая тройка (а скорее даже вся семерка), постоянно обращены к звезде одной и той же стороной. В этом случае там есть зона вечного дня, зона вечной ночи, и небольшая сумеречная зона, где можно увидеть восход и заход красного Солнца. И в зависимости от состава и плотности атмосферы, особенностей местных погодных циклов там могут существовать какие-то отдельные благоприятные для жизни участки.

Но конечно все это пока что лишь общие рассуждения. Реальная ситуация там зависит от массы неизвестных нам параметров. Да и несмотря на скромные размеры, красные карлики отличаются весьма буйным нравом. Не все астрономы уверены, что в их окрестностях в принципе могут сложиться благоприятные для жизни условия. Вполне возможно, что планеты системы TRAPPIST-1 как раз и поможет прояснить этот вопрос. Телескопы следующего поколения, вроде «Джеймса Уэбба»,  запуск которого намечен на 2018 год, будут способны определить химический состав их атмосфер, наличие в ней воды, оценить температуру. Если же вдруг выяснится, что ни у одной из этих планет нет атмосферы… что ж, это тоже будет говорить о многом.

Tags: Астрономия, космос, экзопланеты

Subscribe to Telegram channel kiri2ll

Subscribe

• У оранжевого карлика найдены пять экзопланет

  Команда испанских астрономов объявила об обнаружении сразу пяти экзопланет, обращающихся вокруг оранжевого карлика HD 23472. Находка интересна тем,…

• Астрономы нашли две суперземли у холодного красного карлика

  Международная команда исследователей объявила об открытии двух суперземель, обращающихся вокруг звезды LP 890-9. Находка интересна тем, что орбита…

• У горячей суперземли не нашлось атмосферы

  Проанализировав данные, собранные космическими телескопами Spitzer и TESS, американские астрономы не обнаружили следов атмосферы у горячей…

Photo

Hint http://pics. livejournal.com/igrick/pic/000r1edq

Previous

← Ctrl

← Alt

• 1
• 2

Next

Ctrl →

Alt →

• У оранжевого карлика найдены пять экзопланет

  Команда испанских астрономов объявила об обнаружении сразу пяти экзопланет, обращающихся вокруг оранжевого карлика HD 23472. Находка интересна тем,…

• Астрономы нашли две суперземли у холодного красного карлика

  Международная команда исследователей объявила об открытии двух суперземель, обращающихся вокруг звезды LP 890-9. Находка интересна тем, что орбита…

• У горячей суперземли не нашлось атмосферы

  Проанализировав данные, собранные космическими телескопами Spitzer и TESS, американские астрономы не обнаружили следов атмосферы у горячей…

Лететь к планетам звезды TRAPPIST-1 пришлось бы 200 лет, но их открытие всё равно очень важно

Заведующий отделом «Исследования Солнечной системы» Института астрономии РАН, доктор физико-математических наук Валерий Шематович рассказал нам, что такое экзопланеты, как была открыта планетарная система звезды TRAPPIST-1 и почему это важно для нашего будущего, хоть мы до неё, скорее всего, не долетим

NASA собрало масштабную пресс-конференцию, пообещав анонсировать прорыв в исследовании «внеземной жизни». И рассказали всего лишь про семь экзопланет, отделённых от Земли расстоянием в сорок световых лет. Нас обманули или это действительно важно?

Это очень важно, но давайте разбираться по порядку.

Прежде всего, на этой конференции выступали не только сотрудники NASA, но и астрономы из университета г. Льеж (Бельгия), так как это совместное исследование. Собственно, открытие планет у звезды TRAPPIST-1 является заслугой большой международной группы астрономов, представляющих Европейскую южную обсерваторию и научные организации американского Национального агентства по воздухоплаванию и исследованию космоса.

Во-вторых, NASA, действительно, в последнее время старается максимально широко доносить до публики информацию о том, что они делают. Это не первая пресс-конференция, которая заранее громко анонсируется, информация которой, помимо научного мира, настойчиво адресуется массовому зрителю. Достаточно посмотреть на красочные и яркие ролики и плакаты, которыми сопровождается каждый такой рассказ, чтобы понять насколько серьёзно организаторы подходят к пиару. Это делается не в последнюю очередь для того, чтобы оправдать траты на космос в глазах американских налогоплательщиков и мотивировать спонсоров участвовать в новых проектах.

В-третьих, вне зависимости от надежд и разочарований широких масс, это по-настоящему значительное открытие.

Обложка журнала Nature от 22 февраля 2017 г. Планетная система TRAPPIST-1: художественная диаграмма. Помимо планет художник нарисовал разные формы, в которых может встречаться вода на их поверхностях: иней, пар, жидкая вода. NASA/R. Hurt/T. PyleВпервые обнаружены сразу семь экзопланет земного типа у звезды и есть основание надеяться, что на трех из них потенциально возможны условия для существования жидкой воды на поверхности. А наличие воды в жидком виде — одно из основных условий для возможности последующего образования жизни.

Давайте уточним термин «экзопланета», который сразу стал популярным после этой пресс-конференции. «Экзопланета» — какая-то особенная планета?

Нет. Экзопланеты — это любые планеты, находящиеся за пределами Солнечной системы.

Просто планеты не излучают свет, а лишь отражают его. И если планета находится близко к своей звезде, её отражённый свет практически не отличим от звёздного. Поэтому долгое время из-за несовершенства наблюдательных инструментов мы не могли изучать планеты за пределами Солнечной системы настолько же подробно, как звёзды. В конце прошлого века эта ситуация стала меняться к лучшему, так что теперь изучение экзопланет стало перспективным и «горячим» направлением астрономии.

Как были открыты планеты звезды TRAPPIST-1?

Половина ответа уже присутствует в вопросе. TRAPPIST — название телескопа, при помощи которого планетарная система у звезды, названной TRAPPIST-1. Вернее, аббревиатура его названия. Она расшифровывается как «Малый телескоп для наблюдения за транзитными планетами и планетезималями».

Телескоп TRAPPIST работает в чилийских горах с 2010 года. В названии телескопа спрятана шутка: «TRAPPIST» – не только сложная аббревиатура, но и известный на весь мир сорт бельгийского пиваЭто, действительно, небольшой по размерам телескоп-рефлектор, который был построен в чилийских горах в обсерватории Ла-Силья стараниями специалистов из Льежского университета и Женевской обсерватории.

В марте 2016 года европейские ученые, которые работают на этом телескопе, опубликовали данные, что они нашли тусклую звезду, получившую название TRAPPIST-1.

Стартовые наблюдения показали, что у этой звезды, возможно, присутствует три планеты. И поскольку сама эта звезда довольно небольшая и мало похожая на Солнце, возникло подозрение, что эти экзопланеты на близких к родительской звезде орбитах могут оказаться земного типа.

После такого заявления к исследованию подключились другие научные группы и более мощные телескопы, такие как, например, орбитальный телескоп «Спитцер». И вот, 22 февраля нам был представлен сводный отчёт этой комплексной научной работы и дано описание планет, вращающихся вокруг звезды TRAPPIST-1.

Надо заметить, что это именно тот случай, когда возможности увидеть сами планеты у нас нет. Они слишком малы и расположены слишком близко к родительской звезде. Вся информация о них была получена из наблюдений за тем, как эти экзопланеты во время движения по своим орбитам ослабляют излучение родительской звезды. Эти наблюдения позволили рассчитать гравитацию планет, определить их размеры и посчитать плотность. Ну и, конечно, узнать их точное число — семь.

Значит, никаких ландшафтов, никаких образов, вроде тех, что показывали эксперты NASA, мы в действительности не видим?

Нет, конечно, это фантазии художников.

Возможный вид на звезду TRAPPIST-1 с поверхности планеты d. Иллюстрация NASAВсё, что у нас сейчас есть — набор косвенных данных и выводы, сделанные по итогам их обработки.

Конечно, учёными была проведена колоссальная работа, которая будет ещё продолжаться.

Только представьте себе: когда есть семь планет и каждая из них проходит в свое время по звёздному диску, нужно было определить не только влияние на излучение звезды каждой отдельной планеты, но и их взаимодействие между собой. При том, что расстояние между планетами в данном случае крайне небольшое — это очень тесная система.

По итогам данной работы мы впервые увидели у звезды такое количество планет с параметрами, сравнимыми с параметрами нашей Земли.

Эта планетарная система находится от нас на расстоянии 39,5 световых лет. Подобная удалённость исключает в ближайшее время возможность практического использования этого открытия?

Конечно. Сегодня вопрос о колонизации этих планет или о том, чтобы отправить к ним разведывательный зонд или какое-то другое устройство вообще не стоит.

Считайте сами: английский астрофизик Стивен Хокинг и российский бизнесмен Юрий Мильнер планируют, что в обозримом будущем им с соратниками удастся создать технологию, которая позволит доставить зонд к ближайшей от нас звездной системе Альфа Центавра за 20 земных лет. Это расстояние в 4,2 световых года. 40 световых лет эта пока не созданная технология будет преодолевать не менее 200 лет без всяких гарантий, что долетит удачно.

Поэтому в нашей распоряжении остаются только астрономические инструменты.

Что мы уже знаем о планетарной системе TRAPPIST-1?

Эта система находится очень близко от нас в плане возможности изучения.

В центре неё расположена звезда TRAPPIST-1 ультрахолодный красный карлик, масса которого чуть больше восьми процентов массы Солнца.

Последовательность планет системы TRAPPIST-1. Иллюстрация NASAВокруг этой звезды вращаются семь планет, три из которых находятся в зоне, где может встречаться вода в жидком виде. Остальные планеты расположены или слишком близко, когда вода испаряется, или слишком далеко, когда вода замерзает, от звезды.

Все семь планет движутся по круговым орбитам, параметры которых еще не до конца определены.

Размеры пяти из них сравнимы с размерами Земли, размеры двух остальных — с Марсом. Есть предположение, что эти планеты обращены к звезде одной стороной за счет приливного захвата, наподобие того, как Луна повёрнута к Земле. Это снижает вероятность существования на них жизни.

А что нам предстоит узнать?

В ближайшее время продолжится изучение присутствия атмосферы на этих планетах, их состава и, главное — присутствия или отсутствия на трёх планетах, расположенных в зоне потенциальной обитаемости, жидкой воды на поверхности.

Потому что единственный опыт наблюдения за жизнью нам дан на Земле и мы видим, что центральным условием существования и образования жизни здесь стал фактор наличия воды в жидком виде. Вот почему мы так надеемся найти её где-нибудь ещё во Вселенной.

Третья планета системы TRAPPIST-1 с водой и атмосферой. Возможный ландшафт. Иллюстрация NASAВ любом случае, изучении планет звезды TRAPPIST-1 позволит нам гораздо лучше понять проблему происхождения и эволюции землеподобных планет. Например, возможно, ответить на вопрос, почему Земля, Венера и Марс развивались сначала в сходных условиях, а потом стали настолько сильно отличаться друг от друга.

Россия как-то будет участвовать в этих исследованиях?

Мы уже участвуем в них.

Российские учёные, которые работают в настоящее время в Университете г. Льеж, присутствуют в списке авторов в стартовой статье журнала «Nature», в которой впервые рассказано миру об этих планетах.

В самой России сегодня существуют несколько сильных теоретических групп (одну из которых я представляю) которые работают с теоретическими моделями и будут участвовать в анализе новых данных, поступающих об этой системе. Хотелось бы упомянуть об очень важной поддержке наших исследований Российским научным фондом.

К тому же в нашем Институте астрономии РАН уже долгое время готовится к запуску новый космический телескоп «Спектр-УФ». Старт его работы намечен на 2021 год.

Это космический телескоп с зеркалом 1,7 метра будет проводит наблюдения в ультрафиолетовом диапазоне. К тому времени космический телескоп им. Хаббла, который сейчас активно проводит наблюдения в ультрафиолетовом спектре, будет выведен из работы и «СПЕКТР-УФ» займет освободившуюся нишу.

Одна из четырех главных задач научной программы проекта «Спектр-УФ» – исследование экзопланет, в частности, наблюдение за их атмосферами. Ультрафиолетовый диапазон хорошо пригоден для исследования атмосфер, особенно верхних слоев. Такие наблюдения и их теоретический анализ позволят существенно продвинуться в изучении процессов образования и эволюции подобных Земле планет у других звезд.

Так что вклад России в дело изучения экзопланет с момента запуска этого телескопа заметно увеличится.

Беседовал Илья Переседов

Валерий Шематович

Заведующий отделом «Исследования Солнечной системы» Института астрономии Российской академии наук, доктор физико-математических наук, лауреат премии имени А.А. Белопольского РАН,специалист в области исследования планетных атмосфер в Солнечной и внесолнечных планетных системах, автор более 200 научных работ в российских и международных научных изданиях

Рекомендуем

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

В системе ультрахолодной звезды-карлика TRAPPIST-1 находится семь планет, примерно равных Земле по размеру. Три из них находится в зоне обитаемости, то есть на таком расстоянии от родительской звезды, что на их поверхности возможно существование большого количества воды в жидком виде. Расстояние до звезды составляет 12 парсек, что примерно равно 39 световым годам. Свое очередное открытие астрономы опубликовали в журнале Nature.

Сейчас астрономы насчитывают 3583 подтвержденных экзопланет, еще 2410 планет являются кандидатами, и у 211 планет статус еще не подтвержден. Планеты системы TRAPPIST-1 были обнаружены транзитным методом, то есть при помощи наблюдений небольших падений яркости звезды, которые возникают при пересечении планетой луча зрения земного наблюдателя. «Это удивительная система не только потому, что там так много планет, но и потому, что они все неожиданно близки по размеру к Земле», — говорит ведущий автор Микаэль Жийон из Льежского университета. Масса звезды TRAPPIST-1 составляет всего 8% от массы Солнца — она очень мала по звездным меркам, поэтому, даже несмотря на близкое расположение, она кажется очень тусклой (ее видимая звездная величина составляет 18,8). Астрономы предполагали, что у таких маленьких звезд могут находиться землеподобные планеты, но эта система стала первой, где они были обнаружены.

«Такие звезды излучают намного меньше энергии, чем наше Солнце, — поясняет соавтор Амори Трио. — Для присутствия на поверхности жидкой воды планеты должны находиться намного ближе к звезде по сравнению с нашей Солнечной системой. По-видимому, именно такую конфигурацию мы и наблюдаем около TRAPPIST-1». Оценки плотности указывают, что как минимум 6 внутренних планет могут быть частично каменными. Орбиты этих тел не намного больше орбит Галилеевых спутников Юпитера и намного меньше орбиты Меркурия. Однако близость компенсируется низкой светимостью звезды, поэтому вторая, третья и пятая планеты должны получать примерно столько же энергии, сколько Венера, Земля и Марс соответственно.

На всех семи планетах потенциально может находиться жидкая вода, однако климатически модели предсказывают, что три внутренних планеты слишком горячи, поэтому лишь на небольшой части их поверхности вода не будет испаряться. Размер орбиты самой дальней планеты не подтвержден, однако вполне возможно, что она слишком далека и холодна, так что в отсутствии дополнительных источников тепла вода сможет находиться там только в виде льда. Планеты с четвертой по шестую находятся в зоне обитаемости, что допускает существование океанов жидкой воды на их поверхности.

Измеренные периоды обращения планет указывают, что они состоят в орбитальном резонансе: соотношения времен, за которые шесть внутренних планет делают полный оборот вокруг звезды, находятся близко к простым дробям, таким как 3:2 или 5:3. Скорее всего, эти планеты образовались дальше своих текущих положений, а затем мигрировали и заняли нынешнюю конфигурацию. В таком случае они могут быть богаты летучими элементами и обладать атмосферами.

Жийон с коллегами заявил об обнаружении трех экзопланет около звезды TRAPPIST-1 в мае 2016 года. Тогда им удалось зафиксировать тройной транзит землеподобных планет. Звезда получила название по изучавшему ее бельгийскому телескопу TRAPPIST, расположенному в обсерватории Ла-Силья в Чили. После открытия первых планет в этой системе ученые стали наблюдать за ней при помощи других наземных и космических телескопов. Помимо TRAPPIST, новые данные были получены при помощи 8-метровых телескопов VLT, космической инфракрасной обсерватории Spitzer, 3,8-метрового UKIRT и нескольких других.

Космический телескоп Hubble уже начал наблюдение за этой системой. Его основной задачей станет поиск атмосфер у планет и попытка определения их состава. С введением в строй будущих обсерваторий, таких как Европейский чрезвычайно большой телескоп и Космический телескоп James Webb, станет возможен поиск воды и, возможно, даже маркеров наличия жизни.

Indicator.Ru попросил прокомментировать это открытие доктора физико-математических наук, ведущего научного сотрудника Государственного астрономического института имени П.К. Штернберга Сергея Попова.

— Насколько это значимое событие?

— С одной стороны, мне кажется, что это очень интересное открытие, с другой, истерия, действительно, неадекватная. Такой же значимости открытия происходят в астрофизике несколько раз в год. Поэтому ситуация выглядит несколько излишне раздутой. Само открытие выглядит скорее как количественный рекорд, нежели как качественный скачок, который меняет наше понимание устройства экзопланетных систем. Хорошее открытие, но оно преувеличено.

— Какой самый интересный аспект этой системы?

— Поскольку это очень легкая звезда, относящаяся к классу самых распространенных в галактике, то мы можем сказать, что маленьких планет должно быть очень много. Важные результаты касаются чего-то общего: на частном примере мы понимаем, что землеподобные планеты, видимо, очень распространены, в первую очередь у легких звезд. С другой стороны, если мы хотим искать жизнь земного типа, то нам нужны другие звезды, в этом смысле звезда TRAPPIST-1 не самая подходящая. Это звезда является одной из самых легких в принципе и с этой точки зрения мне не кажется интересным кандидатом для поиска высокоорганизованной жизни.

— Шесть планет находится в орбитальном резонансе, что говорит об их образовании в более отдаленных областях и последующей миграции. Что можно сказать про свойства этих планет?

— Радиусы можно определелить по свойствам транзита. Массы можно оценить именно из резонансных свойств орбит, хоть и не с большой точностью. Соответственно, можно вычислить их плотность — она оказывается около 1 г/см³, то есть они либо ледяные, либо с толстыми атмосферами, что странно для маленьких планет. Образование далеко от звезды говорит о том, что в их составе могут быть легкие и летучие вещества, но это только хуже с точки зрения жизни. Они могут оказаться аналогами спутника Юпитера Европы, то есть ледяными телами с подледными океанами, но обнаружить там жизнь будет еще труднее. Поэтому говорить, что это копии Земли, не приходится.

— Ученые собираются наблюдать эти планеты при помощи телескопа Hubble. Сможет ли он обнаружить атмосферы и узнать их состав?

— Сложно сказать, но я бы на это не поставил: это задача не для Hubble, он для этого маловат. Скорее всего, придется ждать JWST или наземных телескопов следующего поколения.

— Последнее время проходит много пресс-конференций об астрономических открытиях, для которых намеренно нагнетают информационное сопровождение, например про экзопланету у ближайшей звезды Проксима Центавра. В данном случае речь идет о системе с наибольшим количеством землеподобных планет. Не кажется ли вам, что такое количество мероприятий размывает ценность открытий?

— Да, происходит некоторая девальвация. Но августовская новость про открытие планеты у Проксимы Центавра важна, потому что ближе звезд нет. Так что это было абсолютно рекордное достижение, его не побить. По количеству, конечно, нас ждут новые рекорды, причем буквально в течение двух лет. В конце этого года полетит спутник TESS, отработает год, и в 2019 году польется, как из рога изобилия, информация о маленьких планетах у разных звезд.

— Тогда пресс-конференции станут реже собирать?

— Это вопрос менеджмента. Ничто не мешает так поступать по незначительным поводам. Это событие выглядит… не обманкой, конечно, но хочется чего-то большего. Пафоса слишком много для такого результата.

Подписывайтесь на Indicator.Ru в соцсетях: Facebook, ВКонтакте, Twitter, Telegram.

Джеймс Уэбб вглядывается в TRAPPIST-1, звездную систему, полную планет земного типа

Космический телескоп Джеймса Уэбба начал вглядываться в самых соблазнительных кандидатов на существование в других частях Вселенной — группу экзопланет в звездной системе, известную как ТРАППИСТ-1.

Это означает, что в ближайшие годы астрономы могут ожидать множество данных от группы планет за пределами нашей Солнечной системы, которые помогут ответить на извечный вопрос: одни ли мы во Вселенной?

В последние недели Уэбб поразил мир после того, как НАСА выпустило первую серию правильных наблюдений, включая самое глубокое инфракрасное изображение Вселенной из когда-либо сделанных.

В то время как потрясающие и красочные изображения далеких космических объектов, полученные телескопом, захватывают общественное воображение, может быть легко упустить из виду огромное количество необработанных данных, которые телескоп собирал и будет продолжать собирать.

Представление художника о системе TRAPPIST-1, размещенное НАСА в сети в 2017 году. TRAPPIST-1 — одна из самых заманчивых групп экзопланет — планет за пределами Солнечной системы, о которых мы знаем.
НАСА/Лаборатория реактивного движения-Калифорнийский технологический институт

Почти сразу после того, как он смог проводить научные наблюдения, Уэбб начал изучение системы TRAPPIST-1 в приоритетном порядке. TRAPPIST-1 — красный карлик, расположенный на расстоянии около 12 парсеков (39световых лет) от нашего Солнца и интересует астрономов с тех пор, как он был обнаружен в 2017 году.

Это потому, что у TRAPPIST-1 было обнаружено по крайней мере семь каменистых экзопланет — планет, существующих за пределами Солнечной системы, — вращающихся вокруг нее с размерами и массами, подобными массе Земли. Более того, первоначальные наблюдения показали, что температура некоторых планет может быть достаточно низкой, чтобы гипотетически поддерживать наличие жидкой воды.

«Есть и другие планеты, которые относятся к земному или умеренному климату или к тому и другому, но обычно они находятся слишком далеко или вокруг звезды, которая слишком велика, чтобы мы могли их изучать», — Жюльен де Вит, доцент кафедры Земли, атмосферных исследований. и планетарных наук Массачусетского технологического института и часть команды, открывшей систему TRAPPIST-1, рассказали Newsweek .

«Значит, это единственные окна, которые у нас есть, возможно, в атмосферу других обитаемых земных планет, и это то, что в них действительно особенное. »

Однако из-за технических ограничений мы пока не можем установить критическую характеристику этих планет: есть ли у них атмосфера или нет. То есть, пока Уэбб не вышел на сцену.

«Сейчас мы хотим ответить на вопрос, есть ли у них атмосфера? Если у них есть атмосфера, тогда все станет очень захватывающим», — сказал Микаэль Гийон, исследователь экзопланет из Льежского университета в Бельгии, возглавлявший команду. которая открыла систему TRAPPIST-1.

Он сказал Newsweek : «Вам действительно нужен очень большой телескоп, который находится далеко от Земли, за которым вы можете наблюдать часами или днями, если потребуется, и который работает в большом диапазоне длин волн в инфракрасном [спектре], потому что именно здесь находятся все молекулярные спектроскопические особенности, которые мы ищем. И Джеймс Уэбб — это именно то, о чем я говорю».

Для де Вита технологический шаг вперед, сделанный с Webb, трудно переоценить. «Что касается информационного содержания, мы в значительной степени переходим от прослушивания радио к телевидению», — сказал он.

Splitting Light

Метод, который ученые будут использовать для определения наличия атмосферы у планет TRAPPIST-1, называется транзитной спектроскопией. Он работает, собирая солнечный свет, проходящий вокруг ближайшей планеты, и разделяя этот свет на спектр — так же, как призма разделяет белый свет на радугу.

Если этот солнечный свет прошел через атмосферу планеты на пути к Земле, тогда в спектре этого света будут явные признаки.

«Итак, у вас есть отпечатки химической сигнатуры атмосферы, которые появляются в ваших данных и ваших спектроскопических данных», — сказал Гиллон.

Иллюстрация космического телескопа Джеймса Уэбба в космосе. Телескоп, запущенный в декабре прошлого года, приступил к проведению научных работ. Лицензия на изображение: https://creativecommons.org/licenses/by/2.0/
NASA GSFC/CIL/Адриана Манрике Гутьеррес

Исследование будет проводиться поэтапно. Во-первых, астрономы Уэбба установят, действительно ли какая-либо из планет TRAPPIST-1 имеет атмосферу, что само по себе является огромным достижением.

Во-вторых, начнется работа по выяснению того, из чего состоит каждая из этих атмосфер. Процесс, который де Вит назвал «подобным очистке лука».

«Стоит отметить, что что-то может быть легко обнаружено только потому, что оно обладает очень сильными характеристиками, но его количество может быть очень, очень небольшим», — добавил он. «Итак, мы начнем находить молекулярные особенности, это здорово. Но следующим шагом будет получение нами достаточного количества данных, чтобы мы могли начать обсуждать, сколько существует того или иного, а затем мы можем даже начать извлекать информацию о температуры в зависимости от высоты и давления».

Затем команда Уэбба могла начать делать выводы о поверхностных условиях и процессах, которые могли привести к присутствию этих атмосферных компонентов в первую очередь.

«Это похоже на ваше любимое телешоу, и вы должны ждать неделю, чтобы увидеть следующую серию», — сказал де Вит. «В этом случае вам, возможно, придется подождать год, чтобы получить следующий эпизод».

Имея газ

Есть много компонентов атмосферы, которые могут представлять интерес для ученых, изучающих планеты TRAPPIST-1 — водяной пар может быть одним из первых, что приходит на ум, — но для Гиллона самым важным будет метан.

«Метан, как мы знаем, имеет очень короткий срок службы», сказал он. «В такой атмосфере его молекулы исчезают очень быстро. Так что если у вас есть большое количество метана в атмосфере одной из этих планет TRAPPIST-1, с атмосферой, также богатой CO2 или озоном, то это будет означать, что там было очень большой источник метана. И мы не знаем многих абиотических источников, но мы знаем, что жизнь может производить метан.0003

«Мы думаем, что до того, как атмосфера Земли была очень богата кислородом, благодаря развитию фотосинтеза метан был в большом количестве в атмосфере Земли, потому что в то время были некоторые бактерии, производящие много метана.

«Так что, если мы обнаружим метан, это будет очень интересно.»

Обновленная информация о 7 планетах размером с Землю, вращающихся вокруг TRAPPIST-1 | Космос

7 планет системы TRAPPIST-1 вращаются вокруг своей звезды на расстоянии, которое легко вписывается в орбиту самой внутренней планеты нашей Солнечной системы, Меркурия. Планеты e, f и g расположены в обитаемой зоне TRAPPIST-1. Изображение предоставлено NASA/JPL.0002 Захватывающее открытие, сделанное космическим телескопом Спитцер в 2017 году, выявило семь планет размером с Землю, вращающихся вокруг ближайшей звезды TRAPPIST-1, находящейся менее чем в 40 световых годах от нас. Подробности об этих планетах было трудно найти, но астрономы задавались вопросом, похожи ли они на Землю? Некоторые похожи на Венеру? Есть ли облака или даже поверхностная вода? В конце прошлой недели (22 января 2021 г.) астрономы добавили еще один кусочек к загадке планет TRAPPIST-1, опубликовав статью в рецензируемом журнале Planetary Science Journal 9.0016 с подробным описанием композиций этих миров. Команда обнаружила, что они сделаны из одного и того же материала, но совершенно непохожего на планеты в нашей Солнечной системе.

TRAPPIST-1 — красный карлик, самый распространенный тип звезд в нашей галактике Млечный Путь. Три планеты TRAPPIST-1 находятся в пределах обитаемой зоны звезды, также известной как Зона Златовласки, в которой на поверхности планеты может существовать жидкая вода. В настоящее время астрономы считают, что маловероятно, что вода будет обнаружена на поверхностях трех самых внутренних планет TRAPPIST-1, а если на четырех самых удаленных планетах есть поверхностная вода, то ее немного. Открытие противоречит раннему мнению астрономов о том, что планеты с низкой плотностью, подобные этим, должны быть в изобилии водой. Это также поднимает вопросы о том, насколько похожими на Землю и пригодными для жизни могут быть семь экзопланет.

Лунные календари EarthSky снова в наличии! Мы гарантированно продадимся. Получите один, пока можете!

Астрофизик Мартин Турбет из Женевского университета является соавтором нового исследования. Он сказал в заявлении:

Объединив модели планетарного интерьера из университетов Берна и Цюриха с моделями планетарной атмосферы, которые мы разрабатываем в Женевском университете, мы смогли оценить содержание воды в семи TRAPPIST-1. планеты с буквально беспрецедентной для этой категории планет точностью.

Наши модели внутренней и атмосферной структуры показывают, что три внутренние планеты системы TRAPPIST-1, вероятно, будут безводными, а четыре внешние планеты содержат на своих поверхностях не более нескольких процентов воды, возможно, в жидкой форме.

Теперь давайте задумаемся о восьми планетах в нашей Солнечной системе. Они сильно различаются по плотности: крупные газовые и ледяные гиганты (Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун) менее плотные, а планеты земной группы (Меркурий, Венера, Земля, Марс) более плотные. Поскольку было известно, что семь тел в TRAPPIST-1 имеют относительно одинаковую плотность друг с другом, исследователи столкнулись с затруднениями при сравнении этих экзопланет с Землей. Если бы у какой-либо из них действительно была поверхностная вода, астрономические оценки плотности должны были бы измениться.

Вот почему в начале исследования исследователи работали над тем, чтобы определить, была ли более низкая плотность семи экзопланет результатом воды или их внутреннего состава, оба из которых определяли, являются ли планеты очень или только частично похожими на Землю. в природе. Согласно заявлению об исследовании, экзопланеты примерно на 8% менее плотны, чем Земля. Чтобы более низкая плотность планет была результатом наличия поверхностных вод, примерно 5% массы каждой планеты должны существовать в виде поверхностных вод.

Это много! Для сравнения, вода составляет всего 0,1 процента массы Земли. Итак, вы сразу видите, что эти миры по своему составу сильно отличаются от Земли.

Мартин Турбет — астроном из Женевского университета и соавтор исследования, в ходе которого была рассчитана плотность экзопланет в TRAPPIST-1. Изображение предоставлено Женевским университетом. Эрик Агол — астроном из Вашингтонского университета и ведущий автор исследования, в ходе которого вычислялась плотность экзопланет в TRAPPIST-1. Изображение через The Daily в Вашингтонском университете.

Но, как оказалось, даже потенциал для нескольких процентов массы воды под вопросом. Астроном Эрик Агол из Вашингтонского университета является ведущим автором исследования. Он добавил в заявлении, что планеты, вероятно, содержат менее нескольких процентов массы воды; в противном случае подобная плотность внутри группы была бы исключительным совпадением.

Чтобы ответить на этот вопрос, исследователи изучили состав семи экзопланет в поисках сходства в группе и между группой и Землей. Считается, что большинство каменистых планет состоят из металлов, таких как магний, железо и никель, и неметаллов, таких как сера, кислород и кремний. Из-за несоответствия плотности между группой и Землей исследователи предположили, что экзопланеты TRAPPIST-1 могут иметь сходный с Землей состав, но со значительно другими соотношениями, например, более низким процентным содержанием железа. Хотя железо составляет 32% от общей массы Земли, исследование показывает, что железо должно составлять около 21% массы каждой экзопланеты TRAPPIST-1.

Агол сказал EarthSky:

Более низкая плотность указывает на то, что эти планеты имеют другой состав и, следовательно, другую историю, чем планеты земной группы нашей Солнечной системы. Возможно звезда+диск стартовал с меньшим железом? А может быть, железное ядро ​​так и не образовалось, а железо осталось окисленным в мантии?

Художественная концепция одинаковой плотности 7 экзопланет в звездной системе TRAPPIST-1. Их одинаковая плотность предполагает, что все они имеют схожий состав. Новое исследование привело ученых к мысли, что планеты имеют каменистую поверхность и богатые железом ядра. Их ядра, вероятно, меньше, чем у Земли, поскольку каждая планета имеет массу примерно на 8% меньше массы Земли. Предыдущие теории рассматривали глубокие слои океана на поверхности каждой планеты или планеты без ядра. Изображение предоставлено NASA/JPL-Caltech/университетом Женевы.

Чтобы определить массу каждой планеты, ученые измерили изменения их орбитальных периодов. Они измерили, сколько времени потребовалось каждой планете для обращения вокруг TRAPPIST-1 и прохождения перед звездой, если смотреть с Земли. Этот процесс называется синхронизацией транзита. В сочетании с измерениями радиуса каждой планеты ученые смогли с большей точностью рассчитать плотность планет. Используя сравнение с массой Земли, команда смогла рассчитать процент железа, который может присутствовать в каждой из семи экзопланет. 900:03 Используя данные ныне выведенного из эксплуатации космического телескопа Спитцер, астрономы определили, что все 7 планет, вращающихся вокруг TRAPPIST-1, имеют одинаковую плотность. Это открытие помогло астрономам охарактеризовать состав этих экзомиров по сравнению с Землей. Хотя считается, что все 7 планет размером примерно с Землю, каждая из них примерно на 8% менее плотна, чем наша родная планета, а это означает, что их состав, хотя и потенциально похож на Землю, с точки зрения таких элементов, как железо, значительно отличается в процентах. Изображение предоставлено NASA/JPL-Caltech/университетом Женевы.

Объединив эти данные с измерениями радиуса каждой планеты, ученые рассчитали плотность планет с большей точностью, чем раньше. Используя сравнение с массой Земли, команда смогла рассчитать процент железа, который может присутствовать в каждой из семи экзопланет.

Агол сказал:

Мы обнаружили, что требуется около 2/3 железа по сравнению с Землей, поскольку они имеют более низкую плотность.

Изменяют ли различия между Землей и планетами TRAPPIST потенциал жизни где-то в системе TRAPPIST-1 — сложный вопрос. В то время как присутствие жидкой воды может сигнализировать о возможности жизни, другие факторы способствуют тому, чтобы планета была пригодной для жизни, чтобы возникать, процветать и выживать. На Земле, например, сильное магнитное поле защищает нашу планету и жизнь от высокоэнергетических частиц Солнца. Наша атмосфера наполнена достаточным количеством кислорода и углерода, а также других газов, необходимых для жизни животных, фотосинтеза и температуры поверхности, пригодной для жизни.

Несмотря на эти проблемы, Агол пока не сбрасывает со счетов возможность существования жизни на экзопланетах TRAPPIST-1. Он сказал:

Связь с обитаемостью пока не ясна. Структура планет может повлиять на их способность иметь тектонику плит, нести магнитное поле и другие возможные последствия. Эти аспекты Земли влияют на наличие и изменение жизни на Земле.

Итак, осталось много вопросов для изучения.

Исследование стало возможным благодаря наборам данных, полученных космическим телескопом Спитцер с момента открытия звездной системы более четырех лет назад. В период с 2016 по 2020 год, когда телескоп был выведен из эксплуатации и сбор данных прекратился, Спитцер зафиксировал 1075 часов наблюдений за TRAPPIST-1. Хотя вывод из эксплуатации Spitzer приостановил наблюдения, это не знаменует окончательного прекращения исследований TRAPPIST-1.

Агол сказал:

Если космический телескоп Джеймса Уэбба будет успешно запущен и введен в эксплуатацию позже в этом году, мы планируем продолжить мониторинг транзитов с помощью этого телескопа, чтобы попытаться обнаружить атмосферы с помощью спектроскопии транзитного пропускания. Каждый транзит будет определять время, поэтому мы можем продолжать уточнять массы планет.

После открытия экзопланет, вращающихся вокруг TRAPPIST-1 в 2016 году, космический телескоп Спитцер провел 1075 часов наблюдений за звездной системой, получив достаточно данных, чтобы астрономы могли точно определить плотность и состав каждой планеты. Космический телескоп Spitzer был выведен из эксплуатации в январе 2020 года. Концепция художника предоставлена ​​NASA/JPL-Caltech.

Итог: новое исследование семи экзопланет размером с Землю в системе TRAPPIST-1 показывает, что все семь планет чрезвычайно похожи друг на друга по строению, но потенциально сильно отличаются от Земли.

Источник: уточнение времени прохождения и фотометрического анализа TRAPPIST-1: массы, радиусы, плотности, динамика и эфемериды К. Оливер — специалист по связям с общественностью и общественный деятель, живущий в Рио-Рико, штат Аризона, с двумя кошками, 27 пустынными кроликами, стаей койотов и дорожным бегуном с проблемами отношения. Эми впервые влюбилась в космос в подростковом возрасте, когда узнала о запуске миссии «Кассини», хотя впервые увидела Сатурн в телескоп, пока ей не исполнилось 20 лет. Эми посвятила свою писательскую карьеру распространению знаний о технологиях. , финансы, органы местного самоуправления и, конечно же, ночное небо и все, что с ним связано.

СМОТРИ! Данные Уэбба показывают потрясающие изображения потенциально обитаемой звездной системы

Ничего себе

Вот почему общедоступные наборы данных — отличная идея.

Киона Смит

22 июля 2022 г.

Держите ваши шляпы: у нас есть первые подтвержденные изображения TRAPPIST-1 с космического телескопа Джеймса Уэбба. Звезда является одной из самых горячих целей в астрономии, поскольку планеты системы TRAPPIST являются хорошими кандидатами на то, чтобы потенциально иметь жизнь.

Изображения являются новаторскими по уровню детализации, которые они предоставляют астрономам, желающим изучить TRAPPIST и раскрыть его секреты. Они также отмечают повышение уровня того, как мы можем изучать звезды в целом. Учитывая научное значение, тем более шокирует то, что эти изображения были сделаны пользователем Redditor.

Пользователь Reddit arizonaskies2022 обработал необработанные данные NIRISS в это изображение экзопланетной звезды TRAPPIST-1. arizonaskies2022 через Reddit

Что показано на изображении —  Изображение TRAPPIST-1 пикселизировано и неподготовленному глазу не показывает много деталей. Инструмент NIRISS (Near InfraRed Imager and Slitless Spectrograph) Уэбба наблюдал TRAPPIST-1 18 июля. В конечном счете, это изображение скомпилировано с наблюдениями, сделанными во время быстрой настройки с помощью инструмента NIRISS, чтобы убедиться, что телескоп был правильно наведен и откалиброван.

В то время считается, что одна из семи планет TRAPPIST размером с Землю проходила перед звездой, по крайней мере, согласно темам Reddit ( Инверсия пытается подтвердить эту деталь). Предполагаемый фотобомбардировщик TRAPPIST-1b не находится в обитаемой зоне звезды. Он вращается слишком близко к красному карлику, чтобы жизнь могла иметь шанс на его поверхности. Но беглый взгляд на состав его атмосферы все равно был бы огромным шагом вперед для науки об экзопланетах.

Скрытые детали —  Возможно, настоящее волнение скрыто в ярком бело-желто-оранжевом вихре, представляющем свет от TRAPPIST-1.

Когда данные, создавшие этот спектр, будут проанализированы, они могут раскрыть подробности о TRAPPIST-1 и, возможно, об атмосфере одной из его планет. arizonaskies2022 через Reddit

Свет на этом изображении разбит на отдельные длины волн, из которых он состоит. Поскольку каждый химический элемент излучает и поглощает свет с разной длиной волны, ученые могут использовать спектр света от объекта, чтобы понять, из чего он состоит.

Когда Inverse работал над подтверждением изображений, представитель Научного института космического телескопа сообщил, что изображение и спектр «выглядят так, как вы ожидаете» для обработанных данных NIRISS.

Так как же пользователь Reddit получил данные для создания этих потрясающих изображений? Давайте покопаемся.

Как были сделаны изображения — Вот история: данные, из которых сделаны новые изображения, — это данные телескопа Уэбба, собранные 18 июля. . ( Inverse попытался связаться с Redditor через платформу для этой истории, но не получил ответа. )

Этот ученый-гражданин проделал тяжелую работу по обработке общедоступных данных Уэбба. Затем они разместили изображение на форуме Reddit r/jameswebb 20 июля.0003

«Оба изображения являются общедоступными необработанными файлами данных, которые я нашел и скачал с веб-сайта MAST», — пишет u/arizonaskies2022 в комментарии к их сообщению на Reddit.

«Я сделал минимальную обработку. Ни одно из изображений не обрезано, просто немного растянуто и окрашено».

Прибор Уэбба NIRISS (устройство формирования изображений в ближнем инфракрасном диапазоне и безщелевой спектрограф) наблюдал TRAPPIST-1 в понедельник.

«Данные были немедленно обнародованы», — сообщает представитель Научного института космического телескопа Inverse 9.0196 .

Научный институт космического телескопа управляет телескопами Уэбба и Хаббла, и большая часть необработанных данных с инструментов телескопов находится в открытом доступе в Интернете. Если у кого-то есть подходящее программное обеспечение и достаточно знаний, чтобы преобразовать данные в изображения или спектры, то он сможет это сделать. Институт даже проводит вебинары, чтобы научить людей тому, как проводить такую ​​обработку.

Есть всего несколько исключений из этого правила; ученые, которые помогали разрабатывать инструменты Уэбба, получили на несколько месяцев эксклюзивный доступ к данным своих собственных наблюдений.

Что ждет Уэбба дальше — Всем поклонникам TRAPPIST-1 знайте, что это не последнее, что мы увидим в этой звездной экзопланетной гавани.

TRAPPIST-1 — маленькая холодная (как по температуре, так и в смысле интереса) звезда примерно в 40 световых годах от Земли. На ней находятся семь скалистых планет размером с нашу Землю, и три из них находятся в обитаемой зоне — области вокруг звезды, где температуры как раз подходят для существования жидкой воды на поверхности планеты.

Поскольку система TRAPPIST-1 находится так близко и в ее обитаемой зоне находится так много миров, похожих на Землю, система TRAPPIST-1 является одной из самых горячих точек в галактике для поиска потенциальной жизни или, по крайней мере, потенциально обитаемых инопланетных миров.

Если TRAPPIST-1b действительно проходил перед звездой во время наблюдений Уэбба 18 июля, то часть света звезды могла просочиться через атмосферу экзопланеты. Сравнивая спектр TRAPPIST-1 до, во время и после прохождения планеты, астрономы могли сделать некоторые выводы о составе атмосферы TRAPPIST-1b.

Дальше будет больше: Телескоп Уэбба уже наблюдал TRAPPIST-1 как минимум дважды за две недели научной работы. Мы не можем ждать.

Похожие теги

• Астрономия
• Космические науки

Поделиться:

Орбитальная гармония ограничивает позднее прибытие воды на планеты TRAPPIST-1 | Рис Новости | Новости и связи со СМИ

ХЬЮСТОН – (25 ноября 2021 г.) – Семь планет размером с Землю вращаются вокруг звезды TRAPPIST-1 в почти идеальной гармонии, и исследователи из США и Европы использовали эту гармонию, чтобы определить, насколько сильно подвергается физическому насилию планета. могли выдержать в младенчестве.

Иллюстрация, показывающая, как может выглядеть система TRAPPIST-1 с точки зрения вблизи планеты TRAPPIST-1f (справа). (Изображение предоставлено NASA/JPL-Caltech)

«После того, как твердые планеты формируются, в них врезается какой-то предмет», — сказал астрофизик Шон Рэймонд из Университета Бордо во Франции. «Это называется бомбардировкой или поздней аккрецией, и мы беспокоимся об этом отчасти потому, что эти удары могут быть важным источником воды и летучих элементов, способствующих жизни».

В исследовании, доступном сегодня в Интернете в журнале Nature Astronomy, Рэймонд и его коллеги из проекта CLEVER Planets Университета Райса, финансируемого НАСА, и семи других учреждений использовали компьютерную модель фазы бомбардировки формирования планет в TRAPPIST-1 для изучения возможных столкновений с планетами. выдержали, не выбиваясь из гармонии.

Шон Рэймонд

Расшифровка истории столкновений планет в нашей Солнечной системе сложна и может показаться безнадежной задачей в системах, удаленных от нас на световые годы, сказал Рэймонд.

«На Земле мы можем измерять определенные типы элементов и сравнивать их с метеоритами, — сказал Рэймонд. «Это то, что мы делаем, чтобы попытаться выяснить, сколько материала врезалось в Землю после того, как она в основном сформировалась».

Но этих инструментов для изучения бомбардировки экзопланет не существует.

— Мы никогда не получим от них камней, — сказал он. «Мы никогда не увидим на них кратеров. Так что мы можем сделать? Вот тут-то и появляется особая орбитальная конфигурация TRAPPIST-1. Это своего рода рычаг, за который мы можем потянуть, чтобы ограничить это».

TRAPPIST-1, расположенный примерно в 40 световых годах от нас, намного меньше и холоднее нашего Солнца. Его планеты названы в алфавитном порядке от b до h в порядке их удаления от звезды. Время, необходимое для совершения одного оборота вокруг звезды, эквивалентное одному году на Земле, составляет 1,5 дня на планете b и 19 дней на планете h. Примечательно, что их орбитальные периоды образуют почти идеальное соотношение, резонансное расположение, напоминающее гармоничные музыкальные ноты. Например, из каждых восьми «лет» на планете b пять проходят на планете c, три — на планете d, два — на планете e и так далее. 9Планеты 0003 TRAPPIST-1 в сравнении со спутниками Юпитера и планетами Солнечной системы. (Изображение предоставлено NASA/JPL-Caltech)

«Мы не можем точно сказать, сколько вещества попало в любую из этих планет, но из-за этой особой резонансной конфигурации мы можем установить для нее верхний предел», — сказал Рэймонд. «Мы можем сказать: «Это не могло быть больше, чем это». И оказывается, что этот верхний предел на самом деле довольно мал.

«Мы выяснили, что после того, как эти планеты сформировались, их бомбардировало лишь очень небольшое количество вещества, — сказал он. «Это круто. Это интересная информация, когда мы думаем о других аспектах планет в системе».

Планеты растут в протопланетных дисках из газа и пыли вокруг недавно образовавшихся звезд. Эти диски существуют всего несколько миллионов лет, и Рэймонд сказал, что предыдущие исследования показали, что резонансные цепочки планет, подобные TRAPPIST-1, формируются, когда молодые планеты мигрируют ближе к своей звезде, прежде чем диск исчезнет. Компьютерные модели показали, что диски могут привести планеты в резонанс. Рэймонд сказал, что считается, что резонансные цепи, подобные TRAPPIST-1, должны быть установлены до того, как исчезнут их диски.

В результате планеты TRAPPIST-1 сформировались быстро, примерно за одну десятую времени, которое потребовалось Земле, сказал соавтор исследования Райса Андре Изидоро, астрофизик и научный сотрудник CLEVER Planets.

Андре Изидоро

CLEVER Planets под руководством соавтора исследования Радждипа Дасгупты, профессора наук о системах Земли Мориса Юинга в Райсе, изучает способы, которыми планеты могут приобретать необходимые элементы для поддержания жизни. В предыдущих исследованиях Дасгупта и его коллеги из CLEVER Planets показали, что значительная часть летучих элементов на Земле появилась в результате удара, сформировавшего Луну.

«Если планета формируется рано и слишком мала, как масса Луны или Марса, она не может аккрецировать много газа с диска», — сказал Дасгупта. «Такая планета также имеет гораздо меньше возможностей получить необходимые для жизни летучие элементы в результате поздних бомбардировок».

Изидоро сказал, что это имело бы место для Земли, которая относительно поздно набрала большую часть своей массы, в том числе около 1% от ударов после столкновения с формированием Луны.

«Мы знаем, что Земля испытала по крайней мере одно гигантское столкновение после того, как газ (в протопланетном диске) исчез», — сказал он. «Это было событие формирования Луны.

«Для системы TRAPPIST-1 у нас есть планеты с массой Земли, которые образовались рано», — сказал он. «Таким образом, одно потенциальное различие по сравнению с формированием Земли заключается в том, что они с самого начала могли иметь некоторую водородную атмосферу и никогда не подвергались позднему гигантскому удару. И это может сильно изменить эволюцию с точки зрения внутренней части планеты, выделения газа, потери летучих веществ и других вещей, которые имеют значение для обитаемости».

Рэймонд сказал, что исследование этой недели имеет значение не только для изучения других резонансных планетных систем, но и для гораздо более распространенных экзопланетных систем, которые, как считалось, возникли как резонансные системы.

«Суперземли и субнептуны очень многочисленны вокруг других звезд, и преобладающая идея состоит в том, что они мигрировали внутрь во время этой фазы газового диска, а затем, возможно, имели позднюю фазу столкновений», — сказал Рэймонд. «Но на той ранней стадии, когда они мигрировали внутрь, мы думаем, что они в значительной степени — возможно, повсеместно — имели фазу, когда они были структурами резонансной цепи, такими как TRAPPIST-1. Они просто не выжили. Позже они стали нестабильными».

Изидоро сказал, что один из основных вкладов в исследование может быть сделан через несколько лет после того, как космический телескоп Джеймса Уэбба НАСА, Чрезвычайно большой телескоп Европейской южной обсерватории и другие инструменты позволят астрономам напрямую наблюдать за атмосферами экзопланет.

«Сегодня у нас есть некоторые ограничения на состав этих планет, например, сколько воды они могут иметь», — сказал Изидоро о планетах, которые формируются в резонансной фазе миграции. «Но у нас очень большие погрешности».

В будущем наблюдения будут лучше определять внутренний состав экзопланет, и знание поздней истории бомбардировки резонансных планет может оказаться чрезвычайно полезным.

«Например, если на одной из этих планет много воды, скажем, 20% по массе, вода должна была быть включена в планеты рано, во время газовой фазы», ​​— сказал он. «Поэтому вам нужно будет понять, какой процесс мог принести эту воду на эту планету».

Дополнительные соавторы исследования: Эмелин Болмонт и Мартин Турбет из Женевского университета, Кэролайн Дорн из Цюрихского университета, Франк Селсис из Университета Бордо, Эрик Агол из Вашингтонского университета, Патрик Барт из Университета Св. Эндрюс, Людмила Кароне из Института астрономии Макса Планка в Гейдельберге, Германия, Майкл Гиллон из Льежского университета и Саймон Гримм из Бернского университета.

Исследование выполнено при поддержке НАСА (80NSSC18K0828), Федерального агентства Бразилии по поддержке и оценке высшего образования (88887.310463/2018-00), Национального совета Бразилии по научно-техническому развитию (313998/2018-3), Университет Сент-Эндрюс, Немецкий исследовательский фонд (SP1833-1795/3), программа Европейского Союза Horizon 2020 (832738/ESCAPE), Швейцарский национальный научный фонд (PZ00P2 174028), Французский Национальная программа по планетологии Национального центра научных исследований, Национальный компьютерный центр высшего образования Франции (A0080110391) и Фонд Грубера.

-30-

Прочтите статью Nature Astronomy по адресу: https://www.nature.com/articles/s41550-021-01518-6

DOI: 10.1038/s41550-021-01518-6

ИЗОБРАЖЕНИЯ доступны для загрузки по адресу:

https://www.jpl.nasa.gov/images/trappist-1-comparison-to-solar-system- and-jovian-moons
ЗАГОЛОВОК: Планеты TRAPPIST-1 в сравнении со спутниками и планетами Юпитера в Солнечной системе. (Изображение предоставлено NASA/JPL-Caltech)

https://www.jpl.nasa.gov/images/trappist-1-system-artist-concept
ЗАГОЛОВОК: Иллюстрация, показывающая, как может выглядеть система TRAPPIST-1 с выгодной позиции возле планеты TRAPPIST-1f (справа). (Изображение предоставлено NASA/JPL-Caltech)

https://news-network.rice.edu/news/files/2021/10/1101_TRAPPIST-SR-med.jpg
ЗАГОЛОВОК: Шон Рэймонд (Фото предоставлено С. Рэймондом)

https://news- network.rice.edu/news/files/2021/10/1101_TRAPPIST-AI-med.jpg
ЗАГОЛОВОК: Андре Изидоро (фото предоставлено Университетом Райса)

Этот выпуск можно найти в Интернете по адресу news.rice.edu.

Следите за Rice News и связями со СМИ через Twitter @RiceUNews.

Университет Райса, расположенный в кампусе площадью 300 акров в Хьюстоне, постоянно входит в число 20 лучших университетов страны по версии US News & World Report. Райс имеет очень уважаемые школы архитектуры, бизнеса, непрерывного обучения, инженерии, гуманитарных наук, музыки, естественных и социальных наук, а также является домом для Института государственной политики Бейкера. С 4 052 студентами и 3 484 аспирантами соотношение студентов бакалавриата и преподавателей в Райс составляет чуть менее 6 к 1. Его система колледжей-интернатов создает сплоченные сообщества и дружбу на всю жизнь, что является лишь одной из причин, по которой Райс занимает первое место по количеству взаимодействий между расами и классами и первое место по качеству жизни по версии Princeton Review. Райс также оценивается как лучший среди частных университетов по версии Kiplinger’s Personal Finance.

Эволюционировали ли планеты траппистской звездной системы 1 подобно Венере?

Опубликовано 24 августа 2022 г. в Астробиология, Астрономия, Экзопланеты, Внеземная жизнь, Космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST), Наука

Не все звезды похожи на солнце, желтую звезду класса G. Звезды М-типа, такие как Trappist 1, составляют 70% всех звезд во Вселенной. Эти прохладные древние объекты светятся темно-красным цветом из-за высокой мощности инфракрасного излучения и существуют 46-700 миллиардов или более лет, согласно Мэтью Андерсону, автору книги 9. 0015 Пригодные для жизни экзопланеты: системы красных карликов, такие как TRAPPIST-1 .

«Это целая последовательность планет, которая может дать нам представление об эволюции планет, в частности вокруг звезды, которая сильно отличается от нашей, с другим светом, исходящим от нее», — сказал Эндрю Линковски из Вашингтонского университета. «Это просто золотая жила», — сказал Линковски об исследовании 2018 года, проведенном группой астрономов под руководством Вашингтонского университета, которая предоставила обновленные климатические модели для семи планет вокруг TRAPPIST-1.

Работа может помочь астрономам более эффективно изучать планеты вокруг звезд, в отличие от нашего Солнца, и лучше использовать ресурсы космического телескопа Джеймса Уэбба.

«Мы моделируем незнакомые атмосферы, а не просто предполагаем, что вещи, которые мы видим в Солнечной системе, будут выглядеть так же вокруг другой звезды», — сказал Линковски, аспирант Университета Вашингтона и ведущий автор статьи, опубликованной в Astrophysical Journal. . «Мы провели это исследование, чтобы показать, как могут выглядеть эти разные типы атмосфер».

Венера: секреты нашей странной сестринской планеты

Команда обнаружила, кратко говоря, что из-за чрезвычайно горячей и яркой ранней звездной фазы все семь звездных миров могли развиваться подобно Венере, с любыми ранними океанами, которые они возможно, испарялись и оставляли плотную, непригодную для жизни атмосферу. Однако одна планета, TRAPPIST-1 e, может быть океаническим миром, похожим на Землю, заслуживающим дальнейшего изучения, как показали предыдущие исследования.

ТРАППИСТ-1, 39световых лет или около 235 триллионов миль от нас, это примерно настолько маленькая звезда, насколько может быть и оставаться звездой. Относительно холодная карликовая звезда типа М — самый распространенный тип во Вселенной — имеет около 9 процентов массы Солнца и около 12 процентов его радиуса. TRAPPIST-1 имеет радиус лишь немного больше, чем планета Юпитер, хотя и намного больше по массе.

Все семь планет TRAPPIST-1 размером примерно с Землю, и три из них — планеты, обозначенные буквами e, f и g, — считаются обитаемыми зонами, той полосой пространства вокруг звезды, где каменистая планета могла бы жидкая вода на его поверхности, тем самым давая жизнь шанс. TRAPPIST-1 d движется по внутреннему краю обитаемой зоны, а дальше, TRAPPIST-1 h, вращается сразу за внешним краем этой зоны.

TRAPPIST-1 e, скорее всего, содержит жидкую воду на поверхности с умеренным климатом и будет отличным выбором для дальнейшего изучения с учетом пригодности для жизни.

Предыдущие статьи моделировали миры TRAPPIST-1, сказал Линковски, но он и его исследовательская группа «пытались провести самое строгое физическое моделирование, какое только могли, с точки зрения излучения и химии — пытаясь получить физику и химию как можно точнее. возможный.»

Модели излучения и химии, разработанные командой, создают спектральные характеристики или характеристики длины волны для каждого возможного атмосферного газа, что позволяет наблюдателям лучше предсказывать, где искать такие газы в атмосферах экзопланет. Линковски сказал, что когда следы газов будут действительно обнаружены телескопом Уэбба или другими, «астрономы будут использовать наблюдаемые выпуклости и колебания в спектрах, чтобы сделать вывод, какие газы присутствуют, и сравнить это с работой, подобной нашей, чтобы сказать что-то о состав планеты, окружающая среда и, возможно, ее эволюционная история».

Он сказал, что люди привыкли думать об обитаемости планет вокруг звезд, подобных Солнцу. «Но карликовые звезды M очень разные, поэтому вам действительно нужно подумать о химическом воздействии на атмосферу и о том, как этот химический состав влияет на климат».

Объединив моделирование земного климата с фотохимическими моделями, исследователи смоделировали состояния окружающей среды для каждого из миров TRAPPIST-1. Их моделирование показывает, что:

TRAPPIST-1 b, ближайший к звезде, является пылающим миром, слишком горячим даже для образования облаков серной кислоты, как на Венере.

Планеты c и d получают немного больше энергии от своей звезды, чем Венера и Земля от Солнца, и могут быть похожи на Венеру с плотной непригодной для жизни атмосферой.

TRAPPIST-1 e наиболее вероятно из семи содержащих жидкую воду на поверхности с умеренным климатом и будет отличным выбором для дальнейшего изучения с учетом обитаемости.

Внешние планеты f, g и h могут быть венероподобными или могут быть замороженными, в зависимости от того, сколько воды образовалось на планете в ходе ее эволюции.

Живоносные облака Венеры? -Его верхняя атмосфера является наиболее похожим на Землю местом в Солнечной системе

Линковски сказал, что на самом деле любая или все планеты TRAPPIST-1 могут быть венероподобными, с любой водой или океанами, давно сожженными. Он объяснил, что когда вода испаряется с поверхности планеты, ультрафиолетовый свет звезды разбивает молекулы воды, высвобождая водород, который является самым легким элементом и может избежать гравитации планеты. Это может оставить после себя много кислорода, который может остаться в атмосфере и необратимо удалить воду с планеты. Такая планета может иметь толстую кислородную атмосферу — но не ту, которая создана жизнью и отличается от всего, что до сих пор наблюдалось.

«Это могло бы быть возможным, если бы на этих планетах изначально было больше воды, чем на Земле, Венере или Марсе», — сказал он. «Если бы планета TRAPPIST-1 e не потеряла всю свою воду во время этой фазы, сегодня она могла бы быть водным миром, полностью покрытым глобальным океаном. В этом случае он может иметь климат, похожий на земной».

Линковски сказал, что это исследование проводилось больше с прицелом на эволюцию климата, чем на оценку пригодности планет для жизни. Он планирует будущие исследования, сосредоточившись непосредственно на моделировании водных планет и их шансов на жизнь.

Есть ли жизнь в звездной системе TRAPPIST-1? – «Вдвое старше, чем наша Солнечная система»

«До того, как мы узнали об этой планетной системе, оценки возможности обнаружения атмосфер для планет размером с Землю выглядели гораздо более сложными», – сказал соавтор Джейкоб Люстиг-Йегер, Докторант астрономии UW.

По его словам, из-за того, что звезда настолько мала, следы газов (таких как углекислый газ) в атмосферах планеты будут более заметными в данных телескопа.

«Наша работа информирует научное сообщество о том, что мы можем ожидать от планет TRAPPIST-1 с помощью будущего космического телескопа Джеймса Уэбба».

Другим соавтором Линковски UW является Виктория Медоуз, профессор астрономии и директор программы астробиологии UW. Медоуз также является главным исследователем Виртуальной планетарной лаборатории Института астробиологии НАСА, расположенной в Университете Вашингтона. Все авторы были сотрудниками этой исследовательской лаборатории.

«Процессы, которые формируют эволюцию земной планеты, имеют решающее значение для того, может ли она быть обитаемой, а также для нашей способности интерпретировать возможные признаки жизни», — сказал Медоуз. «Эта статья предполагает, что вскоре мы сможем искать потенциально обнаруживаемые признаки этих процессов в инопланетных мирах».

TRAPPIST-1 в созвездии Водолея назван в честь наземного Малого телескопа Transiting Planets and Planetesimals, который впервые обнаружил свидетельства наличия планет вокруг него в 2015 году. Информационный бюллетень Galaxy Report дважды в неделю приносит вам новости космоса и науки, которые могут дать ключи к разгадке тайны нашего существования и добавить столь необходимую космическую перспективу в нашу нынешнюю эпоху антропоцена.

Да, подпишите меня на бесплатную подписку.

Последние отчеты Galaxy:

Безошибочный сигнал инопланетной жизни к тому, что произойдет, если Китай сделает первый контакт?

Подсказки к инопланетной жизни в галактике в 100 раз больше размера Млечного Пути Апокалипсис

Загадки с доски Стивена Хокинга о том, почему существует Вселенная и жизнь

Таинственные расширяющиеся области темной материи, которые станут голограммами черных дыр

Темная звезда со светлым будущим · Границы для юных умов

Аннотация

Из тысяч звезд, которые, как известно, содержат экзопланеты, то есть планеты за пределами нашей Солнечной системы, выделяется одна особенно интересная звезда. Он известен как TRAPPIST-1: крошечная звезда размером с Юпитер, в которой находится не одна, не две, а 90 195 семь 90 196 планет размером с Землю! Эти планеты, вероятно, представляют собой каменистые миры, такие как Земля, и некоторые из них могут иметь правильную температуру поверхности для существования жидкой воды, но это зависит от того, есть ли у этих планет атмосфера и из чего она состоит. В настоящее время астрономы работают над выяснением того, есть ли на TRAPPIST-1 яркие или темные пятна, которые могут повлиять на то, как мы видим его планеты.

Открытие далеких планет

У большинства звезд есть планеты, вращающиеся вокруг них. Эти звезды называются звездами-хозяевами , а экзопланеты — это то, что мы называем планетами, которые вращаются вокруг других звезд за пределами нашей Солнечной системы. Если мы посмотрим на экзопланетную систему под правильным углом, будет казаться, что экзопланеты затмевают свою родительскую звезду , когда они движутся вокруг звезды по своим орбитам. Если мы измерим яркость звезды с превосходной точностью, когда она затмевает свою звезду, мы сможем наблюдать транзитное событие , которое подробно описано в этой статье Frontiers for Young Minds. Во время транзита планета блокирует часть звездного света, и астрономы на Земле видят падение общего количества звездного света, которое обычно длится несколько часов (рис. 1).

• Рис. 1. Художественная интерпретация того, как может выглядеть система TRAPPIST-1.
• Вокруг этой звезды вращаются семь планет. Темные круги на звезде — это тени планет, проходящих перед звездой. Изображение предоставлено: NASA/JPL-Caltech.

TRAPPIST-1 — очень маленькая красная звезда, расположенная на расстоянии 40 световых лет от нас на расстоянии световых лет в созвездии Водолея. На самом деле TRAPPIST-1 настолько мала, насколько может быть звезда — если бы она была немного меньше, ее бы даже не считали звездой, потому что она не была бы достаточно большой, чтобы излучать собственный свет путем слияния 90 391 водорода в 90 392. гелия в его ядре. TRAPPIST-1 примерно такого же размера, как планета Юпитер, но весит в 80 раз больше Юпитера. Он сияет только с 0,05% светимость Солнца [1]. Большинство звезд в галактике — маленькие звезды, такие как TRAPPIST-1, и, поскольку они такие маленькие и тусклые, их сложно изучать.

Семь малых планет

Эти проблемы не помешали одной команде астрономов из Бельгии попытаться найти планеты, вращающиеся вокруг TRAPPIST-1, и какой зоопарк планет они нашли! Вокруг этой крошечной звезды вращается семь известных экзопланет, каждая из которых проходит перед звездой, если смотреть с Земли, вызывая транзитные события. Мы можем выяснить, насколько велика каждая планета, измерив, сколько света теряется, когда планета проходит перед звездой. Маленькие планеты блокируют немного света, в то время как большие планеты блокируют больше света. Измерения яркости TRAPPIST-1 показали, что эти планеты имеют размеры, подобные Земле — самая маленькая планета составляет три четверти размера Земли, а самая большая — примерно на 13% больше Земли (см. рис. 2) [1].

• Рис. 2. Художественная интерпретация планет TRAPPIST-1, названных b–h, и их родительской звезды, размеры показаны в масштабе (хотя расстояния указаны не в масштабе).
• Изображение предоставлено NASA/JPL-Caltech.

Планеты TRAPPIST-1 вращаются вокруг своей звезды гораздо ближе, чем планеты в нашей Солнечной системе вращаются вокруг Солнца. Ближайшая планета, называемая TRAPPIST-1 b, совершает один оборот вокруг своей звезды каждые 1,5 дня. Сравните это с Землей, которой требуется год, чтобы совершить один оборот вокруг Солнца. Самая далекая планета, TRAPPIST-1h, совершает полный оборот за 18 дней. Если бы вы поместили все планеты TRAPPIST-1 в нашу Солнечную систему, все их орбиты соответствовали бы орбите Меркурия, самой внутренней планеты Солнечной системы.

Может ли существовать жидкая вода (и, возможно, жизнь) на любой из планет?

Вам может быть интересно, эти планеты слишком близки к звезде, чтобы люди могли посетить их, не тая. Оказывается, поскольку звезда TRAPPIST-1 такая тусклая, планеты должны находиться очень близко к звезде, чтобы сохранять тепло. Звезды работают так же, как костры: чем ближе планета к звезде, тем теплее она, вероятно, будет. Но расстояние от звезды — не единственный фактор, определяющий, насколько теплая планета.

Также важно учитывать атмосферу планеты, потому что некоторые атмосферы делают их планеты очень теплыми и горячими. Меркурий и Венера — хорошие примеры согревающего эффекта атмосфер. Меркурий в два раза ближе к Солнцу, чем Венера, поэтому можно предположить, что Меркурий будет самой горячей планетой в нашей Солнечной системе. Но самая высокая температура поверхности Меркурия составляет около 430°C (800°F), в то время как температура поверхности Венеры даже выше , около 460°C (860°F). Причина, по которой Венера горячее, чем Меркурий, заключается в том, что ее атмосфера состоит в основном из углекислого газа, который удерживает тепло в атмосфере Венеры в результате явления, называемого 9. 0391 парниковый эффект . У Меркурия нет атмосферы, поэтому там нет парникового эффекта, и температура не поднимается так высоко, как на Венере.

Температура поверхности каждой из планет TRAPPIST-1 будет зависеть от того, есть ли у них атмосфера и из чего она состоит. Прямо сейчас мы не знаем наверняка, есть ли атмосфера на какой-либо из планет TRAPPIST-1, и существует множество возможных атмосфер, которые могут существовать на каждой из планет, каждая из которых может иметь значительное влияние на то, насколько тепло каждая из них. может быть планета.

В результате этих вопросов об атмосферах мы еще не знаем температуру поверхности каждой из планет TRAPPIST-1. Мы также не знаем наверняка, могла ли какая-либо из них иметь жидкую воду на своей поверхности. Но мы намерены это выяснить!

Один из способов узнать это — наблюдать, как каждая планета проходит перед звездой. Планеты с атмосферой блокируют больше света определенных цветов, чем планеты без атмосфер, а какие цвета блокируются, зависит от химических веществ, присутствующих в атмосфере планеты. Тщательно измерив цвет звезды, когда планета проходит перед звездой, мы сможем определить, есть ли у планет атмосфера и из чего она состоит.

Таинственные пятна на поверхности TRAPPIST-1

Однако есть одна серьезная проблема, затрудняющая изучение атмосфер планет TRAPPIST-1 — мы не знаем, как выглядит поверхность звезды. Звезда может иметь большие или маленькие пятна на своей поверхности, называемые звездными пятнами, которые влияют на измерения яркости и цвета звезды [2]. Поскольку мы полагаемся на эти измерения яркости и цвета, чтобы узнать об атмосферах планет и, следовательно, о том, могут ли планеты иметь жидкую воду, мы должны точно знать, как пятна на TRAPPIST-1 влияют на цвет и яркость этой звезды.

Попытка изучить звездные пятна TRAPPIST-1 с помощью космических телескопов НАСА Kepler и Spitzer показала, что звезда может вообще не иметь темных звездных пятен, таких как Солнце, но может иметь ярких горячих точек на своей поверхности. поверхность [3]. Эти яркие пятна заставляют звезду казаться немного голубее и ярче, когда яркие пятна обращены к нам, и немного краснее и тусклее, когда яркие пятна исчезают из поля зрения по мере вращения звезды. Выяснение количества, температуры и яркости этих пятен на звезде будет важно для понимания отпечатков, которые планеты оставляют в звездном свете от TRAPPIST-1. Недавно две другие группы ученых, изучавшие цвет TRAPPIST-1, также пришли к выводу, что на его поверхности могут быть яркие (горячие) пятна [4,5]. По мере того, как накапливаются данные об этих странных пятнах, растет и окружающая их тайна, поскольку Солнце — единственная звезда, которую мы можем изучать с близкого расстояния — не имеет таких же ярких горячих пятен на своей поверхности.

Новый взгляд на небо

Астрономы, вероятно, получат ответы на свои вопросы о пятнах TRAPPIST-1, когда будет запущен новый космический телескоп, названный Космическим телескопом Джеймса Уэбба (JWST). JWST станет крупнейшим космическим телескопом из когда-либо построенных, и он планирует наблюдать за планетами TRAPPIST-1 в начале своей пятилетней миссии. В сочетании с наблюдениями, сделанными телескопами на Земле, астрономы будут использовать наблюдения JWST, чтобы окончательно выяснить, как выглядит поверхность TRAPPIST-1, а затем, надеюсь, есть ли у планет TRAPPIST-1 атмосферы и могут ли будьте гостеприимны к жизни, какой мы ее знаем.

Глоссарий

Звезда-хозяин : ↑ Звезда, вокруг которой вращается экзопланета.

Экзопланета : ↑ Планета, вращающаяся вокруг звезды, отличной от Солнца.

Транзит : ↑ Когда экзопланета блокирует свет своей родительской звезды.

Световой год : ↑ Расстояние, которое свет проходит за 1 год.

Слияние : ↑ Ядерная реакция, которая происходит в ядрах звезд, благодаря чему они сияют.

Светимость : ↑ Общая яркость астрономического объекта.

Атмосфера : ↑ Слой газа, окружающий планету (подобно земному воздуху).

Парниковый эффект : ↑ Когда атмосфера планеты состоит из газа, который удерживает тепло, повышая температуру поверхности планеты.

Заявление о конфликте интересов

Автор заявляет, что исследование проводилось в отсутствие каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Ссылки

[1] ↑ Gillon, M., Triaud, A.H.M.J., Demory, B.-O., Jehin, E., Agol, E., Deck, K.M., et al. 2017. Семь планет земной группы с умеренным климатом вокруг ближайшей ультрахолодной карликовой звезды TRAPPIST-1. Природа . 542: 456–60. doi: 10.1038/nature21360

[2] ↑ Рэкхэм, Б.В., Апаи, Д., и Джампапа, М.С. 2018. Эффект транзитного источника света: ложные спектральные особенности и неправильные плотности для М-карликовых транзитных планет.