TRAPPIST-1

TRAPPIST-1 (также 2MASS J23062928-0502285 или EPIC 246199087)[8] — одиночная звезда, обладающая системой планет, 3 из которых находятся в зоне обитаемости. Находится в созвездии Водолея на расстоянии 39,5 св. года от Солнца. Планетная система открыта в 2016—2017 годах[9][10][11].

TRAPPIST-1
Звезда

TRAPPIST-1 в представлении художника во время транзита двух из семи известных планет.
Наблюдательные данные
(Эпоха J2000.0)
Тип одиночная звезда
Прямое восхождение 23ч 06м 29,28с
Склонение −05° 02′ 28,50″
Расстояние 39,5 ± 1,3 св. года (12,1 ± 0,4 пк)[1]
Видимая звёздная величина (V) 18,80[1]
Созвездие Водолей
Астрометрия
Лучевая скорость (Rv) −56,3 км/с и −53,362 км/с[2]
Собственное движение
 • прямое восхождение 890 mas в год
 • склонение −420 mas в год
Параллакс (π) 82,6 ± 2,6 mas
Абсолютная звёздная величина (V) 18,4 ± 0,1
Спектральные характеристики
Спектральный класс M8,0 ± 0,5[1]
Физические характеристики
Масса 0,089 ± 0,006[3] M⊙
Радиус 0,121 ± 0,003[4] R⊙
Возраст 7,6 ± 2,2 млрд[4] лет
Температура 2516 ± 41[3] K
Светимость 0,000522 ± 0,000019[3] L⊙
Металличность [Fe/H] = +0,04 ± 0,08
Вращение 3,295 ± 0,003 суток[5]
Коды в каталогах
2MASS J23062928-0502285[6]
EPIC 246199087[7]
Информация в базах данных
SIMBAD данные
Информация в Викиданных ?
 Медиафайлы на Викискладе

Характеристики
Сравнение размеров
Юпитер TRAPPIST-1

Trappist-1 является красным карликом спектрального класса M8 V[1]. Видимая звёздная величина TRAPPIST-1 mV = 18,80m, при этом в красном и инфракрасном свете она значительно ярче: в фильтре R её блеск равен 16,47m, в J — 11,35m, в K — 10,30m[6]. Радиус звезды составляет 12,1 % радиуса Солнца[4], что немногим больше радиуса Юпитера[12][13]. При этом её масса равна 0,080 ± 0,007 массы Солнца[12], или ~84 массам Юпитера[1]. Средняя плотность звезды, определённая по транзитам планет, в 49,3+4,1
−8,3 раза превосходит среднюю плотность Солнца[13]. Поверхностная температура оценивается в 2559 ± 50 К[1]. Её светимость примерно в 1900 раз меньше светимости Солнца[1]. До наблюдений телескопом «Кеплер» считалось, что период вращения составляет 1,40 ± 0,05 суток[13], однако новые данные указывают на 3,295 ± 0,003 суток[5]. Активность звезды оказалась умеренной, частота вспышек с мощностью выше 1 % от средней светимости в 30 раз меньше, чем у звёзд классов M6-M9. По этим, а также по ряду других данных был заново оценён возраст звезды; теперь считается, что он равен 7,6 ± 2,2 млрд. лет[4][7][14]. До этого было известно только то, что TRAPPIST-1 старше 500 миллионов лет[12].

Звезда обладает довольно высоким собственным движением, перемещаясь по небесной сфере на 1,04 угловой секунды в год[6]. Её лучевая скорость составляет −56,3 ± 0,3 км/с, звезда приближается к Солнцу[6].

Планетная система

История открытия

В мае 2016 года группа астрономов из Бельгии и США, во главе с Микаэлем Жийоном (фр. Michaël Gillon), объявила[15] об открытии трёх транзитных планет в системе тусклого холодного красного карлика 2MASS J23062928-0502285 с помощью роботизированного 0,6-метрового телескопа TRAPPIST, расположенного в обсерватории ESO Ла-Силья в Чили[16]. Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature[13]. Планеты получили обозначения TRAPPIST-1 b, TRAPPIST-1 c и TRAPPIST-1 d, в порядке удалённости от звезды. Однако при последующих наблюдениях было установлено, что первоначальное наблюдение третьей планеты, TRAPPIST-1 d, было ошибочным — её предполагавшийся транзит в действительности был совпадением прохождений по диску звезды других, на тот момент ещё неизвестных планет системы. Более тщательные наблюдения системы позволили обнаружить настоящую третью планету вместе с ещё четырьмя транзитными землеподобными планетами (e, f, g и h), параметры которых были представлены на пресс-конференции НАСА 22 февраля 2017 года[17] и одновременно опубликованы в журнале Nature[12]. Эти дополнительные наблюдения были выполнены с помощью нескольких наземных телескопов и космического телескопа «Спитцер», измерявшего блеск звезды в течение почти 20 суток в сентябре 2016 года. Таким образом, общее число планет в системе достигло семи, при этом период обращения TRAPPIST-1h не был точно измерен «Спитцером», так как планета наблюдалась всего 1 раз. Но телескоп «Кеплер» в рамках миссии K2 наблюдал за изменениями яркости TRAPPIST-1 в двенадцатой области с 15 декабря 2015 по 4 марта 2017, соответственно, смог засечь больше транзитов и определить точный период обращения седьмой планеты[7][14]. Месяц спустя, 13 апреля, используя эти же данные, были уточнены параметры всех планет в системе[18].

Параметры

Семь открытых экзопланет системы TRAPPIST-1 близки по размеру к Земле[1] (их радиусы колеблются от 0,71 R⊕ у TRAPPIST-1 h до 1,13 R⊕ у TRAPPIST-1 g), а ориентировочная масса измерена с помощью тайминга транзитов. Периоды обращения вокруг родительской звезды для двух внутренних планет, b и c, составляют 1,51 и 2,42 суток, соответственно. Предполагалось, что обе планеты являются горячими аналогами Венеры[1]. Однако, после измерения массы и плотности планет, оказалось, что аналогом Венеры может являться вторая планета — TRAPPIST-1 c, а первая планета, TRAPPIST-1 b, с большей вероятностью содержит много воды или других летучих веществ в своём составе[19]. Период обращения третьей планеты первоначально определён не был и было предположено, что он лежит в пределах от 4,6 до 72,8 суток. Но, после публикации результатов анализа транзитов планет (сделанных телескопом «Спитцер»), было установлено, что первоначальное отождествление третьей планеты было ошибочным. Открытая в ходе новых наблюдений планета TRAPPIST-1 d обращается за 4,05 суток и имеет радиус 0,77 R⊕[12][20]. Кроме того, на основе этих данных были открыты новые экзопланеты: TRAPPIST-1 e с орбитальным периодом в 6,1 суток и радиусом 0,92 R⊕; TRAPPIST-1 f с орбитальным периодом в 9,2 суток и радиусом 1,04 R⊕; TRAPPIST-1 g с орбитальным периодом в 12,3 суток и радиусом 1,13 R⊕; а также седьмая по удалению планета — TRAPPIST-1 h. Из-за того, что «Спитцер» смог зафиксировать только один транзит планеты, её параметры вначале не были определены точно (орбитальный период был вычислен по продолжительности транзита и предполагался равным примерно 20 дням, а радиус — 0,75 R⊕)[12]. После обработки наблюдений телескопа «Кеплер» стало известно, что на самом деле TRAPPIST-1 h обращается за 18 суток и имеет радиус 0,7 земного[7]. Только месяцем позже стали известны её более точные параметры, а данные остальных планет системы были значительно уточнены. Оказалось, что массы в предыдущем исследовании оказались завышенными. Так, плотность шести планет указывает на наличие заметной доли воды и других летучих веществ в их составе. Четыре крайние планеты, а именно e, f, g и h, могут почти целиком состоять из воды. Только планета TRAPPIST-1 c имеет массу больше ранее предсказанной, и может содержать более 50 % железа в своём составе[18].

Также исходя из данных Кеплера, энтузиасты из проекта по любительскому поиску экзопланет «Planet Hunters» предположили также наличие ещё одной планеты в системе, с орбитальным периодом в 26,736 суток[21][22]. Однако это открытие пока не подтверждено в более надёжных источниках[14].

В следующей таблице показаны значения характеристик планет системы с погрешностями измерений[18]:

Планета Радиус
(R⊕)		 Масса
(M⊕)		 Средняя плотность
(г/см³)		 Период обращения
(суток)		 Большая полуось
(а.е.)		 Эксцентриситет
TRAPPIST-1 b1,086 ± 0,0350,79 ± 0,273,4 ± 1,21,5108739 ± 0,00000750,011110,019 ± 0,008
TRAPPIST-1 c1,056 ± 0,0351,63 ± 0,637,63 ± 3,042,421818 ± 0,0000150,015220,014 ± 0,005
TRAPPIST-1 d0,772 ± 0,0300,33 ± 0,153,95 ± 1,864,04982 ± 0,000170,021450,003+0,004
−0,003
TRAPPIST-1 e0,918 ± 0,0390,24+0,56
−0,24		1,71+4,0
−1,71		6,099570 ± 0,0000910,028180,007 ± 0,003
TRAPPIST-1 f1,045 ± 0,0380,36 ± 0,121,74 ± 0,619,20648 ± 0,000530,03710,011 ± 0,003
TRAPPIST-1 g1,127 ± 0,0410,566 ± 0,0382,18 ± 0,2812,35281 ± 0,000440,04510,003 ± 0,002
TRAPPIST-1 h0,715 ± 0,0470,086 ± 0,0841,27 ± 1,2718,76626 ± 0,000680,05960,086 ± 0,032

Резонансы

Орбитальные периоды всех известных планет системы кратны друг другу и находятся в резонансе. Это самая длинная цепочка резонансов среди экзопланет. Предполагается, что она возникла из-за взаимодействий, происходящих во время миграции планет из внешних регионов во внутренние после своего формирования в протопланетном диске. Если это так, то повышаются шансы обнаружить на этих планетах значительное количество воды[7][23].

Резонансы с первой планетой

TRAPPIST-1 bTRAPPIST-1 cTRAPPIST-1 dTRAPPIST-1 eTRAPPIST-1 fTRAPPIST-1 gTRAPPIST-1 h
Общий
резонанс		 24/24 24/15 24/9 24/6 24/4 24/3 24/2
Резонанс со
следующей
планетой		 8/5
(1,603)		 5/3
(1,672)		 3/2
(1,506)		 3/2
(1,509)		 4/3
(1,342)		 3/2
(1,519)		 —

Потенциальная обитаемость

Из семи известных на сегодня планет системы три находятся в обитаемой зоне TRAPPIST-1: d, e и f. Согласно измеренной плотности, планета b может либо иметь небольшое ядро, либо, что вероятнее, содержать значительную долю воды или других летучих веществ в своём составе. Ввиду слишком высокой температуры поверхности первых двух планет (+127°C и +69°C) поддержание воды в жидком виде на них крайне маловероятно. Планета f имеет достаточно низкую плотность и может являться планетой-океаном[12][19]. По моделям, предложенным в Университете Корнелла, предполагается, что зона обитаемости у TRAPPIST-1 может быть шире, если рассматривать вулканический водород как потенциальный парниковый газ, способствующий повышению климатической температуры. Это значит, что в зону обитаемости могут попадать не три, а четыре планеты[24]. Рентгеновское излучение короны TRAPPIST-1 примерно равно рентгеновскому излучению Проксимы Центавра, а ультрафиолетовое излучение (Серия Лаймана), создаваемое атомами водорода из хромосферного слоя звезды, расположенного под короной, у TRAPPIST-1 оказалось в 6 раз меньше ультрафиолетового излучения Проксимы Центавра. По этой причине две самые близкие к звезде планеты, TRAPPIST-1 b и TRAPPIST-1 c, могли потерять свои атмосферу и гидросферу за время от 1 до 3 миллиардов лет, если их начальные массы похожи на земные. Однако пополнение атмосферного водорода и кислорода может происходить за счёт фотодиссоциации воды, если планеты содержат её много в своём составе[25].

Температура и инсоляция планет системы TRAPPIST-1

TRAPPIST-1 bTRAPPIST-1 cTRAPPIST-1 dTRAPPIST-1 eTRAPPIST-1 fTRAPPIST-1 gTRAPPIST-1 h
Инсоляция (I⊕) 4,25 ± 0,33 2,27 ± 0,18 1,143 ± 0,088 0,662 ± 0,051 0,382 ± 0,030 0,258 ± 0,020 0,131+0,081
−0,067
Равновесная
температура (K)		 400 342 288 251 219 199 167
Равновесная
температура (°C)		 +127 +69 +15 −22 −54 −74 −106

Равновесная температура планет в таблице[18] приведена в предположении нулевого альбедо Бонда (то есть в отсутствие рассеяния падающего света атмосферой) и в отсутствие парникового эффекта атмосферы. Для сравнения, равновесная температура Земли на её орбите вокруг Солнца при тех же предположениях была бы равна 279 К, или +4 °C, Марса — 226 К, или −47 °C[26].

В ноябре 2017 года считалось, что активность звезды не позволяет её планетам удерживать и формировать атмосферу. Однако, в декабре того же года в одном из исследований было показано, что атмосфера может сохраниться и при такой агрессивной активности звезды, и для системы TRAPPIST-1 планеты g и h могут иметь атмосферу. Предполагается, что разрешить этот вопрос будет возможно посредством непосредственного наблюдения телескопом Джеймса Уэбба в 2021 году[27].

Галерея
  • Сравнение размеров Солнца и звезды TRAPPIST-1. Поскольку эффективная температура маленькой звезды намного ниже солнечной, она выглядит более красной.
  • Сравнение размеров, плотности и освещенности планет системы TRAPPIST-1 с планетами Солнечной системы. Зеленым цветом выделена зона обитаемости.

См. также

Примечания
  1. Temperate Earth-sized planets transiting a nearby ultracool dwarf star Архивная копия от 7 июня 2019 на Wayback Machine, https://www.eso.org/public/russia/.
  2. Reiners A., Zechmeister M., Caballero J. A., Ribas I., Morales J. C., Jeffers S. V., Schöfer P., Tal-Or L., Quirrenbach A., Amado P. J. et al. The CARMENES search for exoplanets around M dwarfs. High-resolution optical and near-infrared spectroscopy of 324 survey stars (англ.) // Astron. Astrophys. / T. Forveille — EDP Sciences, 2018. — Vol. 612. — P. 49–49. — ISSN 0004-6361; 0365-0138; 1432-0746; 1286-4846 — doi:10.1051/0004-6361/201732054 — arXiv:1711.06576
  3. Van Grootel, Valerie; Fernandes, Catarina S.; Gillon, Michaël; Jehin, Emmanuel; Scuflaire, Richard; Burgasser, Adam J.; Burdanov, Artem; Delrez, Laetitia; Demory, Brice-Olivier; de Wit, Julien; Queloz, Didier; Triaud, Amaury H. M. J. Stellar parameters for TRAPPIST-1 (англ.) // The Astrophysical Journal : journal. — IOP Publishing, 2018. — January (vol. 853, no. 1). — P. 30. — doi:10.3847/1538-4357/aaa023. — . — arXiv:1712.01911.
  4. Burgasser A. J., Mamajek E. E. (2017), On the Age of the TRAPPIST-1 System, arΧiv:1706.02018 [astro-ph]
  5. Vida K., Kővári Zs., Pál A., Oláh K., Kriskovics L. Frequent Flaring in the TRAPPIST-1 System—Unsuited for Life? (англ.) // The Astrophysical Journal. — 2017. — Vol. 841. — Iss. 2. — P. 124. — ISSN 1538-4357. — doi:10.3847/1538-4357/aa6f05. — arXiv:1703.10130.
  6. 2MASS J23062928-0502285 (англ.). SIMBAD. Centre de Données astronomiques de Strasbourg. Дата обращения: 22 ноября 2019.
  7. Luger R. et al. A seven-planet resonant chain in TRAPPIST-1 (англ.) // Nature Astronomy. — 2017. — Vol. 1. — Iss. 6. — P. 0129. — ISSN 2397-3366. — doi:10.1038/s41550-017-0129. — arXiv:1703.04166v2.
    Luger R. et al. (2017), A terrestrial-sized exoplanet at the snow line of TRAPPIST-1, arΧiv:1703.04166v1 [astro-ph.EP]
  8. 2MASS J23062928-0502285 (англ.). Centre de Données astronomiques de Strasbourg. simbad.u-strasbg.fr. Дата обращения: 22 ноября 2019.
  9. Jeffrey Kluger. NASA Announces a Single Star Is Home to At Least 7 Earthlike Planets (англ.). Time. Дата обращения: 22 ноября 2019.
  10. Kenneth Chang. 7 Earth-Size Planets Identified in Orbit Around a Dwarf Star (англ.). The New York Times (22 февраля 2017). Дата обращения: 22 февраля 2017.
  11. Koren, Marina Seven Earth-Like Planets Have Been Spotted Around a Nearby Star (англ.). The Atlantic. Дата обращения: 22 февраля 2017.
  12. Gillon M. et al. Seven temperate terrestrial planets around the nearby ultracool dwarf star TRAPPIST-1 (англ.) // Nature. — 2017. — Vol. 542. — Iss. 7642. — P. 456—460. — ISSN 0028-0836. — doi:10.1038/nature21360. — arXiv:1703.01424.
  13. Gillon M. et al. Temperate Earth-sized planets transiting a nearby ultracool dwarf star (англ.) // Nature. — 2016. — Vol. 533. — Iss. 7602. — P. 221—224. — ISSN 0028-0836. — doi:10.1038/nature17448.
  14. Владислава Ананьева. Землеразмерная планета на снеговой линии в системе TRAPPIST-1. Секция Совета РАН по космосу. Институт космических исследований Российской академии наук (17 марта 2017). Дата обращения: 22 ноября 2019.
  15. Gillon, Michaël. У близкого ультра-холодного карлика найдены три потенциально обитаемых планеты : Это, возможно, самое перспективное место для поиска жизни вне Солнечной системы : Научный релиз eso1615ru : [рус.] / Michaël Gillon, Kirill Maslennikov, Julien de Wit … [и др.]. — 2016. — 2 мая.
  16. Welcome to the TRAPPIST telescope network (англ.) (недоступная ссылка). Université de Liège. Дата обращения: 22 ноября 2019. Архивировано 5 мая 2016 года.
  17. Уласович, Кристина. Найдена система с семью землеподобными экзопланетами : [рус.] // N+1 : электр. изд. — 2017. — Февраль.
  18. Wang, Songhu. Updated Masses for the TRAPPIST-1 Planets : [англ.] / Songhu Wang, Dong-Hong Wu, Thomas Barclay … [et al.] // arXiv. — 2017. — April. — arXiv:1704.04290.
  19. TRAPPIST-1: семь землеразмерных планет в одной системе, http://www.allplanets.ru/index.htm
  20. Planet TRAPPIST-1 d. exoplanet.eu.
  21. C12 K2 Finds (англ.). Talk Planet Hunters 3. — «Interestingly the planet candidate with period 26.736 does not show in the Spitzer lightcurve». Дата обращения: 22 ноября 2019.
  22. The raw cadence data for the K2 observations of the TRAPPIST-1 system are now available. Mikulski Archive for Space Telescopes (MAST). — «P=26.74 days, starting at BKJD 2923.195, duration 1.5 hours, depth 0.0099 (planet Y)».
  23. Seven temperate terrestrial planets around the nearby ultracool dwarf star TRAPPIST-1 (англ.) // arXiv. — 2017. — 23 февраля.
  24. Макаров, Василий TRAPPIST-1 может быть пригодна для жизни. Новые исследования. Популярная Механика (1 марта 2017). Дата обращения: 22 ноября 2019.
  25. Bourrier, V. Reconnaissance of the TRAPPIST-1 exoplanet system in the Lyman-α line / V. Bourrier, D. Ehrenreich, P. J. Wheatley … [и др.] // Astronomy & Astrophysics. — 2017. — Vol. 599, no. March (23 февраля). — P. L3. — arXiv:1702.07004. — doi:10.1051/0004-6361/201630238.
  26. George H. A. Cole, Michael M. Woolfson. Planetary Science: The Science of Planets around Stars. — 2nd Ed. — CRC Press, 2013. — 607 p. — P. 443. — ISBN 978-1-4665-6316-2
  27. Василий Макаров. У планет в системе TRAPPIST-1 все-таки может быть атмосфера. Популярная механика (4 января 2018). Дата обращения: 22 ноября 2019.

Ссылки
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.