Дослідники аналізували транзити семи планет системи TRAPPIST-1 за допомогою телескопа «Спітцер» протягом чотирьох років та визначили їхні маси, радіуси, густини та характеристики орбіт. У статті в журналі Planetary Science Journal вчені описали можливий внутрішній склад планет на основі отриманих даних.
Що відомо про систему TRAPPIST-1?
Планетарна система TRAPPIST-1 знаходиться на відстані 12 парсек (приблизно 40 світлових років). У ній нараховується цілих сім невеликих екзопланет, що обертаються навколо зірки з дуже малою масою (близько 0,09 маси Сонця) та радіусом (0,12 радіуса Сонця). Близкість зірки робить її яскравою в інфрачервоному світлі. Астрономи відшукали цю незвичайну систему під час обстеження 50 найближчих ультрахолодних карликових зірок. Таким чином, знахідка може свідчити про високу частоту таких систем навколо M-карликів на пізніх стадіях існування.
Система TRAPPIST-1 в уяві художника. NASA/JPL-Caltech
Маси та радіуси планет великі у порівнянні з показниками зірки. Це дозволяє точно охарактеризувати їхні властивості. Планети TRAPPIST-1 розташовані близько до світила і мають короткі орбітальні періоди, які варіюються від 1,5 до 19 днів, але динамічні взаємодії між ними поступово накопичуються з часом. Тому для побудови моделей їхніх орбіт необхідний тривалий моніторинг. Крім того, система надає першу можливість для детального вивчення потенційно кам’янистих екзопланет розміром із Землю.
Порівняння розміру, густин та освітлення планет зіркою. NASA/JPL-Caltech
Яке дослідження провели вчені?
Астрономи спостерігали за 447 транзитами у системі TRAPPIST-1 за допомогою космічного телескопа «Спітцер» та наземних спостережень. Це дозволило уточнити маси, радіуси та густини планет та дізнатися більше про динамічний стан системи. Основною метою дослідження була підготовка до майбутніх спостережень системи за допомогою телескопа імені Джеймса Вебба, який дозволить шукати атмосферні сигнатури або навіть біопідписи на цих планетах.
Що показали результати?
Визначивши точні радіуси, маси та густини планет, астрономи змогли зробити висновки щодо їхнього внутрішнього складу. Виявилося, що він однаковий для усіх планет системи, які мають нижчу густину, ніж Земля, Марс або Венера. Зокрема, вони містять менше заліза у порівнянні з Землею (21% маси проти 32% маси для нашої планети), але в інших аспектах землеподібні за складом. У якості альтернативного варіанту, планети можуть мати землеподібний склад, але більшу кількість легких елементів. Наприклад, у них може бути поверхневий шар води або відсутнє ядро, а окислене залізо знаходитиметься у мантії.
Моделі внутрішнього складу планет системи: відсутнє ядро, а залізо змішане у мантії з іншими елементами; залізне ядро менше, ніж у Землі; велике ядро з високою густиною та глибокий океан (можливо лише для 4 зовнішніх планет системи). NASA/JPL-Caltech
Також дослідники виявили, що ексцентриситети орбіт планет дуже малі, а орбіти надзвичайно співпадають у площині. Система стабільна впродовж 10 мільйонів років. Крім того, вчені не знайшли сильних доказів присутності восьмої планети у системі та спрогнозували час майбутніх транзитів, що допоможе під час досліджень за допомогою телескопа імені Джеймса Вебба.