Астрономы нашли сразу семь похожих на Землю планет в созвездии Водолея
Астрономы выяснили, что все семь планет системы TRAPPIST-1 состоят из горных пород и могут содержать большое количество летучих веществ и воды, которая составляет до пяти процентов их массы.
Результаты исследований опубликованы в журналах Nature Astronomy и Astronomy & Astrophysics, кратко о них рассказывается в пресс-релизах на сайте Европейской Южной обсерватории и телескопа "Хаббл".
В начале 2017 года исследователи обнаружили четыре новые планеты в системе TRAPPIST-1, расположенной в 40 световых годах от нас в созвездии Водолея. Ее главная звезда - ультрахолодный красный карлик с температурой внешних слоев 2550 Кельвинов, массой около 0,089 массы Солнца и светимостью 0,05 процентов светимости Солнца. Вокруг него вращается семь землеподобных планет, из которых три находятся в обитаемой зоне - области, где количества тепла от звезды достаточно для существования жидкой воды на поверхности. Однако в дальнейшем выяснилось, что звезда часто переживает мощные вспышки, которые могут негативно сказываться на атмосфере окружающих небесных тел и делать условия на них неподходящими для существования жизни, подобной земной, а четыре из семи экзопланет в системе могут быть непригодны для жизни из-за возможной активной вулканической деятельности и высокой температуры поверхности.
Чтобы понять, какие планеты могут быть пригодны для жизни, необходимо знать их структуру и состав. Для этих целей астрономам нужно с большой точностью знать значения плотности планет, на основе которых строятся модели, описывающие их внутреннюю структуру и тип атмосферы. Для нахождения плотности необходимо знать размеры и массу планеты. Размер экзопланет оценивался на основе метода транзитной фотометрии во время транзита планет на фоне диска звезды, однако с массой все гораздо сложнее.
Группа астрономов под руководством Симона Гримма (Simon Grimm) для определения масс экзопланет использовала тот факт, что в системах с большим количеством тел, более массивные планеты влияют на орбиты своих соседей в большей степени, чем менее массивные, что влияет на время транзита. Ученые проанализировали данные, полученные инструментом SPECULOOS в обсерватории Паранал и орбитальными телескопами "Спитцер" и "Кеплер", и построили компьютерные модели, в которых изменяли параметры орбиты экзопланет до тех пор, пока вычисленные моменты транзитов не совпали с наблюдаемыми.
Другая группа астрономов во главе с Жюльеном де Витом (Julien de Wit) проанализировала инфракрасные данные космического телескопа "Хаббл", полученные в период с декабря 2016 года по январь 2017 года, чтобы сделать оценку типа атмосфер четырех планет, находящихся вблизи обитаемой зоны. Когда планета оказывается между земным наблюдателем и диском звезды, часть света звезды проходит сквозь атмосферу и поглощается различными химическими элементами, что отражается в спектрах и позволяет понять химический состав атмосферы, чего и добивались исследователи.
Сравнение размеров, масс и расчетных температур поверхности планет TRAPPIST-1 с планетами Солнечной системы. Черная линия соответствует плотности планет земного типа в Солнечной системе. Объекты, расположенные над линией, имеют меньшую плотность, а объекты под линией - большую.
Выяснилось, что плотности планет составляют от 0,61 до 1,02 средней плотности Земли, что близко к плотности горных пород. Самые близкие к звезде планеты TRAPPIST-1b и TRAPPIST-1c могут иметь каменное ядро и атмосферу, более плотную, чем земная.
Следующая после них TRAPPIST-1d оказалась самой легкой (ее масса составляет всего 0,03 массы Земли), а TRAPPIST-1e имеет плотность в несколько раз больше земной, что может говорить о наличии у нее железного ядра и отсутствии океанов или ледяного покрова. При этом по своим параметрам она больше всех остальных планет похожа на Землю.
Планеты TRAPPIST-1f, g и h настолько далеки от звезды, что вода на их поверхности может существовать только в виде льда, а атмосфера лишена тяжелых молекул, таких как углекислый газ.
При этом для планет TRAPPIST-1d, e и f удалось полностью исключить возможность существования у них "распухшей" гелиево-водородной атмосферы, лишенной облаков (ранее это удалось сделать для планет TRAPPIST-1b и 1c), что делает их еще более похожими на планеты типа Земли. Об этом говорит отсутствие следов воды и метана в полученных при помощи телескопа "Хаббл" спектрах. Предполагается, что атмосферы этих планет состоят из более тяжелых элементов, находящихся на гораздо более низких высотах.
Также ученые не исключают существования жизни на двух экзопланетах в системе звезды TRAPPIST-1.
