Концепція художника про світи TRAPPIST-1, заснована на доступних даних про характеристики планет.
(Зображення: © NASA / JPL-Caltech)
Найбільша у світі система семи планет TRAPPIST-1 може похвалитися атмосферою, яка розвивалася з часом, а не тією, що формувалася разом з нею.
Спостереження, проведені за допомогою космічного телескопа Хаббла НАСА, показують, що атмосфера планети відрізняється від зароджуваного середовища, тобто це, швидше за все, скелястий світ, схожий на інші в системі.
"Ця атмосфера не є такою, з якою вона народилася", - розповіла для Space.com Hannah Wakeford, науковий співробітник Інституту космічного телескопа в Балтіморі, штат Меріленд. Натальна атмосфера була б багатою воднем, чого дослідники не бачать. Натомість "це змінилося різними процесами", - сказав Уейкфорд. Атмосферна та геологічна активність могли зіграти значну роль у змінах. [Екзопланетна екскурсія: знайомтеся з 7 планетами розміру Землі TRAPPIST-1]
Уейкфорд та її колеги використали Хаббла для вивчення TRAPPIST-1 г, шостої планети від зірки. Раніше вони досліджували атмосферу перших п’яти планет, ідентифікованих літерами b до f, і виявили, що всім п’яти планет не вистачає масивних водневих атмосфер, які вказують на газових гігантів, що робить їх більш імовірними. Попереднє їх дослідження було недостатньо точним, щоб визначити, чи несе TRAPPIST-1 g свою первісну атмосферу.
"G - останній знак питання в цьому", - сказав Уейкфорд. "Так само, як і його брати і сестри, він не містить своєї споконвічної атмосфери. У ній розвивається атмосфера".
Вона представила результати в січні на зимовій зустрічі Американського астрономічного товариства в Сіетлі.
"Сіль і перець"
У 2016 році астрономи на транзитних планетах і маленькому телескопі планетисималів (TRAPPIST) оголосили про відкриття трьох планет навколо тьмяної зірки TRAPPIST-1. Ще чотири світи були відкриті протягом року, що загалом до семи. Усі планети лежать в зоні проживання своєї зірки, області, де рідка вода повинна зберігатися на поверхні планети. Тільки за 40 світлових років від Землі TRAPPIST-1 містить найбільшу кількість планет, які, як відомо, лежать в зоні проживання однієї зірки.
ТРАППІСТ-1 г є найбільшим у світі, за оцінками, він розмір приблизно в 1,1 рази перевищує масу Землі.
Якщо планети - газові гіганти, вони зберегли б свою первісну атмосферу, багату воднем. Навпаки, скелясті світи мають силу змінювати свою атмосферу. Рух вуглецю може відігравати ключову роль в еволюціонуючій вам атмосфері. Плавильна мантія магми захоплює вуглець під поверхнею. Коли магма рухається до поверхні, знижений тиск дозволяє вуглецю виходити в газовій формі. На Землі захоплений карбонат виділяється як вуглекислий газ, парниковий газ, який дозволяє нашій планеті рости тепліше, захоплюючи тепло від сонця. Минулі дослідження показують, що такі світи, як Марс і Місяць, також можуть захоплювати багатий вуглецем матеріал, а також інші елементи, і викидати їх в атмосферу в газоподібному вигляді.
Також відомі як червоні карлики, M гномів, таких як TRAPPIST-1, складають найвищу популяцію зірок у галактиці. У деяких дослідженнях три з кожних чотирьох зірок можуть бути гномами М. Довговічні зірки прохолодніші та тьмяніші, ніж сонцеподібні зірки, але вони також неймовірно активні, виливаючи свої планети у випромінювання, що переноситься потужними спалахами та виверженнями. [Як розповісти про типи зірок (Інфографіки)]
Їх прохолодні температури також можуть спричинити проблеми в пошуку життя. Гноми М малої маси можуть похвалитися хмарами і навіть водяною парою в їх атмосфері, як і найбільші планети. Ці молекули можуть створювати помилкові сигнали для астрономів, які намагаються вивчити атмосфери світів, що їх обертають.
Коли планета проходить між її зіркою і Землею, астрономи можуть вивчати світло, що протікає через її небо, щоб розблокувати деякі таємниці планетарної атмосфери. Оскільки вони несуть молекули води, M карлики можуть зробити процес більш складним; може бути важко визначити, чи надходять сигнали, що припускають наявність води, з планети чи зірки.
"Оскільки у зірки є ці особливості, це означає, що ви проводите вимірювання, ви не можете бути на 100 відсотків впевнені, що це не та зірка, яку ви вимірюєте", - сказав Уейкфорд. "Ви повинні бути в змозі виключити присутність і ефект, який має зірка на цих планетах".
Щоб допомогти розібратися з безладом, Уейкфорд та її колеги розробили метод видалення зоряного забруднення. Спочатку вони провели поглиблене дослідження TRAPPIST-1, вивчивши, як змінювалася температура зірки в різних місцях.
"Сама зірка - це суміш трьох різних типів температур", - сказав Уейкфорд. Загалом, зірка відносно прохолодна, третина її покрита трохи теплішими плямами 2726 градусів Цельсія (4 940 градусів Фаренгейта). Менш ніж 3 відсотки зірки покриті надзвичайно гарячими точками при температурі 5526 C (9 980 F).
Це тому, що TRAPPIST-1 покритий зірковими плямами, за якими Вейкфорд сказав, що вони менші та тьмяніші, ніж ті, що виявляються на нашому сонці.
"Розподіл [плям] схожий на сіль і перець - він просто помітний у всьому місці і рівномірно розподілений", - сказав Уейкфорд.
Вивчаючи зірку як окрему планету в її системі, що проходила між нею і Землею, астрономи змогли вивчити, як змінювалася температура зірки.
"Ми можемо реально використовувати планету як зонд температурних властивостей зірки", - сказав Уейкфорд.
Маючи цю інформацію в руці, тоді астрономи досліджували атмосферу самої планети, впевнені, що вони можуть пояснити молекулярні сигнали, що надходять від зірки. Вони змогли виключити велику, пухлу атмосферу водню навколо г, що могло б припустити, що це газовий гігант, а не скелястий світ, повітря якого було змінено геологічними та атмосферними процесами.
"Це дійсно призводить до справжньої земної природи цієї планети", - сказав Уейкфорд.
Команда також використала свої вимірювання, щоб обчислити радіус планети в 1,124 кратному радіусі Землі, надавши їй щільність трохи нижче нашої планети. Це твердо відповідає ТРАППІСТ-1 г: це скелястий світ.
Коли шість планет вийшли з дороги, астрономи сподіваються звернути свою увагу на сьомий і остаточний об'єкт, ТРАППІСТ-1 год. Вони планують вивчити планету протягом літа 2019 року.
"Застосувати цей метод знову буде дуже цікаво, не лише побачити, з чого зроблена планета, але й побачити, як зірка змінюється і впливає на цю планету", - сказав Уейкфорд.
Крім того, процес, який вони розробили для відокремлення забруднення водяною парою від TRAPPIST-1, також може бути застосований до спостережень інших гномів М.
Дослідження було опубліковане наприкінці 2018 року в Astronomical Journal.
