Обявяването на седемпланетна система около звездата TRAPPIST-1 по-рано тази година предизвика буря от научен интерес. Не само, че тази една от най-големите партиди планети беше открита около една-единствена звезда, фактът, че всичките седем бяха показани като земни (скалисти) в природата, беше изключително обнадеждаващ. Още по-обнадеждаващ беше фактът, че три от тези планети бяха в орбита с обитаемата зона на звездата.
Оттогава астрономите се стремят да научат всичко възможно за тази система от планети. Освен дали имат атмосфера или не, астрономите също търсят да научат повече за техните орбити и повърхностни условия. Благодарение на усилията на международен екип от астрономи, ръководен от Вашингтон, сега имаме точна представа какви могат да бъдат условията на най-външната му планета - TRAPPIST-1h.
Според проучването на екипа - „Сезонната планетна резонансна верига в TRAPPIST-1“, която наскоро беше публикувана в списанието Природна астрономия - разчитаха на данни от мисията Кеплер, за да определят орбиталния период на планетата. По-конкретно, те консултираха данни, получени по време на Кампания 12 на мисията К2, период на наблюдение от 79 дни, който продължи от 15 декември 2016 г. до 4 март 2017 г.
Воден от Родриго Лугер, аспирант в Университета на Вашингтон, екипът вече знаеше модел в орбитите на шестте вътрешни планети на системата. Това се основаваше на предходни данни, предоставени от космическия телескоп Спитцер, които показват, че тези планети са в орбитален резонанс - т.е. съответните им орбитални периоди са свързани математически и влияят една на друга.
От тези данни екипът вече е изчислил, че TRAPPIST-1h ще има орбитален период от малко по-малко от 19 дни. След като се консултираха с данните на K2, те забелязаха, че през 79-дневния период на наблюдение, TRAPPIST-1h извършиха четири транзита на звездата - което отработи до орбитален период от 18,77 дни. С други думи, екипът установи, че техните наблюдения са в съответствие с техните изчисления.
Това откритие беше добре дошло облекчение за Лугер и неговите колеги. Както той заяви в съобщение за пресата на UW:
„TRAPPIST-1h беше точно там, където екипът ни прогнозира. Притесняваше ме известно време, че виждаме това, което искаме да видим. Нещата почти никога не са точно както очаквате в тази област - обикновено има изненади зад всеки ъгъл, но теорията и наблюдението съвпадат перфектно в този случай. "
Откриването на този резонанс означава, че TRAPPIST-1 е поставил друг рекорд. За начало вече е известно, че е една от само две звездни системи, за да разполагат със седем извънлънчеви планети - другата е звездата HR 8832, променлива звезда с основна последователност K3V, разположена на 21 светлинни години. Второ, тя има най-потвърдените земни планети, които са открити в единна звезда досега.
Но с тези последни данни TRAPPIST-1 сега държи рекорда за това, че има и най-много планети в орбитален резонанс. Предишните притежатели на места бяха Kepler-80 и Kepler-223, като и двете имат четири планети в орбитален резонанс. Според Лугер този резонанс вероятно е бил установен, когато системата TRAPPIST-1 беше все още млада и планетите все още бяха в процес на формиране. Както обясни Лугер:
„Резонансната структура не е случайност и сочи интересна динамична история, в която планетите вероятно са мигрирали навътре в заключване. Това прави системата чудесен тест за теории за формиране на планетата и миграция. Следователно можем да разглеждаме планета, която някога е била обитаема и оттогава е замръзнала, което е невероятно за обмисляне и чудесно за последващи проучвания. "
Възможността планетите да постигнат сегашния си орбитален танц в началото на историята на системата също може да означава, че TRAPPIST-1h някога е бил обитаем. Докато три планети орбитират с обитаемата зона на звездата (TRAPPIST-1 d, e и f), TRAPPIST-1h обикаля около звездата на разстояние от около 10 милиона км (6 мили мили), което я поставя далеч извън обсега на обитаема зона на звездата.
Всъщност на това разстояние TRAPPIST-1h получава около толкова енергия от Слънцето, колкото планетата джудже Церера (намира се в нашата Слънчева система в Главния астероиден пояс, между Марс и Юпитер), което води до средна повърхностна температура от 173 К (-100 ° С; -148 ° F). Но в миналото, когато звездата й беше по-ярка и гореща, планетата може би е получила достатъчно енергия, че повърхността й да е била достатъчно топла, за да поддържа течна вода.
„Ето защо можем да гледаме планета, която някога е била обитаема и оттогава е замръзнала, което е невероятно за обмисляне и чудесно за последващи проучвания“, казва Лугер. TRAPPIST-1 също е основен кандидат за последващо проучване предвид неговата близост. Разположена само на 39,5 светлинни години от Земята, тази звезда и нейната система от планети представляват някои изключителни възможности за изследване на екзопланети и обитаемост на М-тип звезда.
Освен това, това проучване също демонстрира, че въпреки отказа на две реакционни колела, мисията на Kepler все още е изключително полезна, що се отнася до изследването на екзопланети. Въпреки факта, че поддържането на постоянен поглед върху системата TRAPPIST-1 представлява инструментални предизвикателства, Kepler все пак успява да произведе надеждна информация, която е в съответствие с изчисленията на екипа.
Освен като определи орбиталния период на TRAPPIST-1h, екипът използва K2 данните за по-нататъшно характеризиране на орбитите на останалите шест планети, изключва възможността да има повече планети в системата и да научи повече за самата звезда (например нейното въртене период и ниво на дейност). Тази информация също ще бъде от решаващо значение за определяне дали някоя от планетите, разположени в обитаемата зона на звездата, може в действителност да бъде обитаема.
Откриването на системата TRAPPIST-1 беше събитие, което беше много години в създаването. Но скоростта, с която се разкриха новите открития, беше много впечатляваща. В следващите години, с разполагането на следващите поколения ловци на планети - като телескопа на Джеймс Уеб и транзитиращия сателит за изследване на екзопланети (TESS) - ще можем да копаем по-дълбоко и да научим още повече.
И не забравяйте да се насладите на това видео от орбиталния резонанс на TRAPPIST-1, с любезното съдействие на доц. Даниел Фабрики от Чикагския университет:
