TRAPPIST-1

TRAPPIST-1 (также 2MASS J23062928-0502285 или EPIC 246199087)^[9] — 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^[10][11][12].

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)	−52,003101 ± 0,134416 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]
Переменность	вращающаяся переменная[вд][3]
Физические характеристики
Масса	0,089 ± 0,006[4] M⊙
Радиус	0,121 ± 0,003[5] R⊙
Возраст	7,6 ± 2,2 млрд[5] лет
Температура	2516 ± 41[4] K
Светимость	0,000522 ± 0,000019[4] L⊙
Металличность	[Fe/H] = +0,04 ± 0,08
Вращение	3,295 ± 0,003 суток[6]
Коды в каталогах
2MASS J23062928-0502285[7] EPIC 246199087[8]
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 m_V = 18,80^m, при этом в красном и инфракрасном свете она значительно ярче: в фильтре R её блеск равен 16,47^m, в J — 11,35^m, в K — 10,30^m[7]. Радиус звезды составляет 12,1 % радиуса Солнца^[5], что немногим больше радиуса Юпитера^[13][14]. При этом её масса равна 0,080 ± 0,007 массы Солнца^[13], или ~84 массам Юпитера^[1]. Средняя плотность звезды, определённая по транзитам планет, в 49,3+4,1
−8,3 раза превосходит среднюю плотность Солнца^[14]. 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^[14], однако новые данные указывают на 3,295 ± 0,003 суток^[6]. 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^[5][8][15]. До этого было известно только то, что TRAPPIST-1 старше 500 миллионов лет^[13].

Звезда обладает довольно высоким собственным движением, перемещаясь по небесной сфере на 1,04 угловой секунды в год^[7]. Её лучевая скорость составляет −56,3 ± 0,3 км/с, звезда приближается к Солнцу^[7].

Планетная система

История открытия

В мае 2016 года группа астрономов из Бельгии и США, во главе с Микаэлем Жийоном (фр. Michaël Gillon), объявила^[16] 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^[17]. Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature^[14]. 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^[18] и одновременно опубликованы в журнале Nature^[13]. 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^[8][15]. Месяц спустя, 13 апреля, используя эти же данные, были уточнены параметры всех планет в системе^[19].

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^[20]. 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_⊕^[13][21]. 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_⊕)^[13]. После обработки наблюдений телескопа «Кеплер» стало известно, что на самом деле TRAPPIST-1 h обращается за 18 суток и имеет радиус 0,7 земного^[8]. 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^[19].

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^[22][23]. Однако это открытие пока не подтверждено в более надёжных источниках^[15].

В следующей таблице показаны значения характеристик планет системы с погрешностями измерений^[19]:

Планета	Радиус (R⊕)	Масса (M🜨)	Средняя плотность (г/см³)	Период обращения (суток)	Большая полуось (а.е.)	Эксцентриситет
TRAPPIST-1 b	1.086 !1,086 ± 0,035	0.79 !0,79 ± 0,27	340 !3,4 ± 1,2	1,5108739 ± 0,0000075	0,01111	0,019 ± 0,008
TRAPPIST-1 c	1.056 !1,056 ± 0,035	1.63 !1,63 ± 0,63	763 !7,63 ± 3,04	2,421818 ± 0,000015	0,01522	0,014 ± 0,005
TRAPPIST-1 d	0.772 !0,772 ± 0,030	0.33 !0,33 ± 0,15	395 !3,95 ± 1,86	4,04982 ± 0,00017	0,02145	0,003+0,004 −0,003
TRAPPIST-1 e	0.918 !0,918 ± 0,039	0.24 !0,24+0,56 −0,24	171 !1,71+4,0 −1,71	6,099570 ± 0,000091	0,02818	0,007 ± 0,003
TRAPPIST-1 f	1.045 !1,045 ± 0,038	0.36 !0,36 ± 0,12	174 !1,74 ± 0,61	9,20648 ± 0,00053	0,0371	0,011 ± 0,003
TRAPPIST-1 g	1.127 !1,127 ± 0,041	0.57 !0,566 ± 0,038	218 !2,18 ± 0,28	12,35281 ± 0,00044	0,0451	0,003 ± 0,002
TRAPPIST-1 h	0.715 !0,715 ± 0,047	0.09 !0,086 ± 0,084	127 !1,27 ± 1,27	18,76626 ± 0,00068	0,0596	0,086 ± 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^[8][24].

Резонансы с первой планетой

	TRAPPIST-1 b	TRAPPIST-1 c	TRAPPIST-1 d	TRAPPIST-1 e	TRAPPIST-1 f	TRAPPIST-1 g	TRAPPIST-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^[13][20]. 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^[25]. 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^[26].

Температура и инсоляция планет системы TRAPPIST-1

	TRAPPIST-1 b	TRAPPIST-1 c	TRAPPIST-1 d	TRAPPIST-1 e	TRAPPIST-1 f	TRAPPIST-1 g	TRAPPIST-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^[19] 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^[27].

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^[28].

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

• GJ 1214
• GJ 1132
• Жизнепригодность системы красного карлика