Автор: Цветомира Бeкриева
През 1999 г. астрономът Джон Гизис, заедно с екипа си от изследователи, открива изключителната звезда TRAPPIST-1, около която впоследствие се оказва, че има не една, не две, а цели седем екзопланети. Първоначално звездата е наименувана 2MASS J23062928-0502285, тъй като е открита от проекта Two Micron All-Sky Survey (2MASS) – съвместен проект между Масачузетски университет в Амхърст, IPAC и NASA. Звездата е разположена на около 39 светлинни години (12 парсека) от Земята по посока на съзвездието Водолей. Тя е звезда от тип хладно червено джудже с малко по-голям диаметър от Юпитер, но цели 84 пъти по-масивна от него. В сравнение със Слънцето обаче, TRAPPIST-1 е много по-маломасивна звезда – с маса едва 8% от тази на нашата звезда.
Съпоставка между диаметъра на Слънцето и на TRAPPIST-1. Източник: ESO
Впоследствие през май 2016 г. изследователи обявяват откритието на три планети около звездата, засечени чрез телескопа Transiting Planets and Planetesimals Small Telescope (TRAPPIST) в Чили. От него звездата получава модерното си име.
По късно през същата година звездната система се изследва с космическия телескоп Hubble. Той установява, че двете най-близки до звездата планети TRAPPIST-1b и TRAPPIST-1c най-вероятно не притежават преобладаващо водородни атмосфери, както повечето газови гиганти, което насочва към извода, че планетите са скалисти. Резултатите от изследването са публикувани през юли 2016 г.
На 22 февруари 2017 г. пък се публикува изследване, проведено с наскоро пенсионирания космически телескоп Spitzer на NASA и телескопа VLT в Атакама, което доказва, че планетите не са три, а цели седем. С това откритие системата TRAPPIST-1 се превръща в шампион по брой планети от всички открити звездни системи досега.
Освен факта, че планетите в TRAPPIST 1 са толкова многобройни, тяхното разположение също е изключително голяма рядкост – те обикалят звездата си приблизително в една равнина – точно както планетите в Слънчевата система. Това откритие позволява да се изследва динамичната еволюция на системата, като така можем да получим по-точни модели и изводи за условията, които правят една планета потенциално обитаема.
Изображението показва съпоставка между разстоянията до звездата и големините на скалните планети в системата TRAPPIST-1 и Слънчевата система. Източник: NASA/JPL-Caltech
И нещо повече – оказва се, че три от тях (e, f и g) попадат в обитаемата зона на звездата, тоест има възможност на повърхнистта им да съществува вода в течно агрегатно състояние. Според някои смели предполежения не три, а цели шест от планетите попадат във видимата обитаема зона на звездата. През ноември 2018 г. изследователите определят, че планетата TRAPPIST-1e е най-подобна на Земята, с Индекс на подобие на Земята1 от 0,95 (95% подобна на Земята). Това я превръща в обект на засилено изучаване.
Ново спиращо дъха изследване разкрива плътността на планетите в тази „пренаселена“ звездна система с голяма точност. Резултатите показват, че масата на някои от планетите се състои от цели 5% течна вода на повърхността – това е около 250 пъти повече от водата, която се съдържа в океаните на Земята. От тук става ясно, че TRAPPIST-1 е още по-рядко срещана звездна система дори от нашата Слънчева система.
От седемте скалисти планети, четири (b, c, e, f, и g) са с размери подобни на земните, а две са с размер между този на Марс и този на Земята (d и h). Най-голям изследователски интерес предизвикват попадащите в обитаемата зона (т. нар. зона на Златокоска) – e, f и g. Тъй като звездата TRAPPIST-1 е доста по-малка и хладна от Слънцето, за да попадат планетите в обитаемата ѝ зона, би трябвало те да са разположени много по-близо до звездата. И действително – всички седем планети обикалят около звездата си на разстояние по-малко от това между Меркурий и Слънцето. Поради факта, че планетите са сравнително големи и разположени на близки орбити, е разумно да предположим, че, ако стъпим на повърхността на някоя от тях, бихме виждали отчетливо останалите планети. Някои от тях дори биха изглеждали по-големи от Луната, гледана от Земята. По повод на откриването на TRAPPIST-1e, от NASA публикуват постер, чрез който представят тази изключителна звездна система пред широката общественост. На него добре е изобразено какво бихме видели от повърхността на планетата.
За да отпразнуват откритието на TRAPPIST-1e от NASA създават зашеметяващ постер, чрез който представят звездната система, гледана от повърхността на планетата. Той ни предлага зашеметяващ поглед над това какво би било да стъпим на нея. Източник: NASA-JPL / Caltech
„Всички планети в TRAPPIST-1 са подобни на Земята – с твърда повърхнист, покрита от атмосфера“, споделя Саймън Грим, изследовател на екзопланети от Университета в Берн, Швейцария. С помощта на своя екип, той успява да създаде точен модел на плътносите на тези седем свята. Чрез него той установява, че TRAPPIST-1e е най-близката по маса, радиус и получавана радиация от звездата си до Земята от всички планети в системата.
Планетата е открита по метода на пасажите, който се основава на засичане на спада в светимостта на дадена звезда, породен от преминаването на планета пред нея. Чрез анализ на намалението в светимостта, могат да се определят някои характеристики на преминаващата пред нея планета. По този начин се определя, че TRAPPIST-1e е малко по-малка от Земята – с радиус 91% от земния, или около 84 180 километра. Освен радиуса, метода на пасажите, в комбинация с компютърни симулации, позволява да дадем оценка и за масата на планетата, която за TRAPPIST-1e е 77% от тази на Земята. Имайки данни за радиуса и масата на планетата, изследователи успяват да определят плътността, повърхностната гравитация и състава ѝ. Така става ясно, че планетата е по-плътна от Земята и е съставена предимно от желязо и силикати, подобно на Земята. Това е нетипично за планетите в системата TRAPPIST-1, тъй като останалите планети са обвити или в дебела атмосфера, или в глобален течен океан, или в ледена черупка, което намалява тяхната плътност.
Поради факта, че TRAPPIST-1e орбитира много близо до звездата си – едва на 2% от разстоянието между Земята и Слънцето, една пълна орбита около нея трае само 6,099 земни дни. Това означава, че на тази планета бихме празнували рождения си ден през 6 дни. За съпоставка, най-близката планета до Слънцето – Меркурий, обикаля около звездата ни за 88 дни.
Артистична илюстрация на планетата TRAPPIST-1e. Източник: NASA/JPL-Caltech
Счита се, че TRAPPIST-1e е една от планетите в системата, които със сигурност орбитират в обитаемата зона на звездата. Това означава, че при подходящи атмосферни условия, бихме очаквали, че на нея е възможно да съществува вода в течно агрегатно състояние.
Най-вероятно планетата е приливно заключена към звездата си, тоест едната ѝ страна е постоянно обърната към звездата, докато на другата цари тъмнина и студ. Въпреки това, на границата между осветената и неосветената зона, се очаква да съществува ивица, на която температурата е около 0°C – температура, способна да поддържа вода в течно агрегатно състояние при определени условия. Възможно е тази обитаема част от планетата да е дори още по-голяма, ако се окаже, че атмосферата на планетата е достатъчно дебела, че да разпределя част от топлината от осветената страна към тъмната.
TRAPPIST-1e има средна повърхностна температура от -27°C (246 K), което я прави много по-подходяща за живот от по-отдалечените ѝ „събратя“ f, g и h. Въпреки близостта на TRAPPIST-1е до звездата ѝ, планетата получва едва 60% от звездната светлина, която Земята получава от Слънцето. Това означава, че ако стъпим на планетата в средата на деня, когато звездата е най-високо, бихме попаднали в обстановка, подобна на тази преди изгрев на Земята.
Счита се, че TRAPPIST-1e притежава неводородна атмосфера, подобно на скалистите планети в Слънчевата система, което продължава да увеличава възможността за обитаемост на планетата. Това е така, защото преобладаващо водородната атмосфера води до мощен парников ефект, който прави планетата негостоприемна.
Тъй като TRAPPIST-1e е една от най-обещаващите потенциално обитаеми планети, планетата ще бъде един от първите обекти за наблюдение от космическия телескоп James Webb, който се очаква да бъде изстрелян през март 2021. Чрез него ще бъде направен по-задълбочен анализ на атмосферата, химичния състав и дори признаците на вече съществуващ живот на планетата.
1 Индексът на подобие на Земята (Earth Similarity Index – ESI) е числово изражение на сходството на даден обект със Земята. Той обобщава съвкупност от характеристики, като радиус, плътност, повърхностна температура и скорост на бягство (escape velocity). Индексът заема стойности между 0 и 1, като Земята е с ESI равно на 1. С други думи, индексът показва колко процента дадено космическо тяло прилича на Земята. Индексът е предложен през 2011 г. от Дирк Шулц Макуч, професор в Центъра по астрономия и астрофизика в Техническия университет в Берлин, Германия.
Източници:
https://solarsystem.nasa.gov/news/335/10-things-all-about-trappist-1/
https://www.space.com/41714-water-rich-exoplanets-trappist-1-system.html
https://www.nasa.gov/feature/jpl/new-clues-to-trappist-1-planet-compositions-atmospheres
