za_neptunie (za_neptunie) wrote,
za_neptunie
za_neptunie

Планетная система TRAPPIST-1 - лучшее на сегодня место для поиска внеземной жизни



 Вчера было опубликовано уникальное открытие системы TRAPPIST-1, первые отрывочные сведения о которой появились ещё в январе. Несмотря на то, что не подтвердились догадки о наличии луны в системе и нахождении третьей планеты в зоне обитаемости, открытие, тем не менее, смотрится очень значительным (подтвердилось большинство впечатляющих сведений о системе). Обнаружение планетной системы TRAPPIST-1 действительно открывает путь к изучению атмосфер землеподобных планет. Тем более что открытие получилось в духе 21 века и новейших технологий – даже сам ультрахолодный карлик, вокруг которого обнаружили сразу три землеразмерные транзитные планеты, был впервые замечен лишь в 2000 году, то есть только 16 лет назад.

  В сентябре прошлого года 60-см роботизированный телескоп TRAPPIST в Южной Европейской Обсерватории начал наблюдать ультрахолодной карлик спектрального типа M8 (пограничный спектральный тип между красными и коричневыми карликами) с названием 2MASS J23062928-0502285. Несмотря на то, что данный холодный карлик является очень тусклым объектом (в оптическом диапазоне его блекс равен 19 звездной величине), к настоящему времени он является хорошо изученным объектом. Так, к примеру, для него измерен параллакс с небольшой погрешностью, который соответствует расстоянию в 12 парсек. Наблюдения не являлись случайными: к этому времени телескоп TRAPPIST пронаблюдал уже около 60 похожих звезд и коричневых карликов с целью поиска у них транзитных планет.



 17 сентября телескоп TRAPPIST впервые обнаружил кратковременное падение в яркости, очень похожее на транзитное событие (черные отметки означают усреднение 55-секундной фотометрии на интервалах в 7.2 минут):



 Глубина затмения была равна 1%, что соответствовало транзиту планеты размером примерно с нашу Землю (при размере светила с наш Юпитер). Как позже выяснилось, наблюдаемое затмение относилось ко второй планете с периодом обращения в 2.4 суток. После этого больше недели потребовалось, чтобы обнаружить новое транзитное событие. 29 сентября удалось зарегистрировать новый транзит. При похожей глубине транзита на первое событие, новое событие было значительно продолжительнее, что говорило о транзите другой планеты с ещё большим периодом обращения:




  Озадаченные астрономы взяли месячную паузу, чтобы тщательнее приступить к охоте за планетами в системе. И последовал новый успех: 27 и 30 октября телескоп TRAPPIST обнаружил третий вид транзитов (они были похожи по глубине, но значительно короче всех событий обнаруженных ранее):




Эти транзиты относились к самой внутренней планете b c периодом обращения в 1.5 суток. После этого дела пошли веселее: уже 5 ноября получилось пронаблюдать третий транзит планеты b, что позволило окончательно определить её период обращения. 7 ноября и 6 декабря удалось зарегистрировать второй и третий транзит планеты с, что также позволило определить период обращения второй планеты. При наблюдениях четвертого транзита второй планеты c 28 декабря удалось случайно зарегистрировать и второй транзит третьей планеты d (транзиты двух планет наложились друг на друга):




 В тоже время транзиты самой внутренней планеты b успешно регистрировались и на других телескопах: 8-метровом VLT в Чили, 4-метровом UKIRT на Гавайских островах и 2-метровом HCT в Индии. Эти наблюдения позволили подтвердить реальность транзитов, а также определить, что глубина затмений на других длинах волн соответствует измерениям телескопа TRAPPIST, что стало доказательством того, что затмения вызывает именно неизвестная планета.



 Регистрация пяти и двух транзитов для второй и третьей планеты также позволила уточнить размеры эти планет. Наиболее вероятно, что все три планеты по размеру лишь немного превышают нашу планету:



 Как видно из схемы выше, для третьей планеты пока существует очень большой разброс в оценках эффективной температуры: от 100 до 270 Кельвинов. Это связано с тем, что для неё к настоящему времени зарегистрировано лишь два транзита этой планеты (29 сентября и 28 декабря). Тем не менее, даже регистрация всего двух транзитов позволяет резко ограничить количество возможных вариантов периода обращения третьей планеты. В общей сложности существуют 9 вариантов этого периода: 4.551, 5.200, 8.090, 9.101, 10.401, 12.135, 14.561, 18.202, 24.270, 36.408, 72.820 суток. Из длительности наблюдавшегося транзита наиболее вероятным из них является период в 18 суток. Анализ динамической устойчивости показывает, что почти при всех значениях возможного периода третьей планеты система является динамически устойчивой (за исключением варианта орбиты с периодом 5.4 суток и большим эксцентриситетом орбиты). В публикации Nature ничего не сказано про то, что в последние месяцы космический телескоп Спитцер шесть раз наблюдал систему TRAPPIST-1. Из публикации Nature следует, что эти наблюдения пока не привели к обнаружению транзитов третьей планеты, но в тоже время они должны существенно уменьшить количество возможных вариантов периода обращения этой планеты. Кроме того, в недавней заявке телескопа Хаббл говорилось, что наблюдения на телескопе Спитцер позволили обнаружить, что 4 мая произойдет двойной транзит первых двух внутренних планет (по расчетам такое событие случается раз в 2 года).

        Окончательно период обращения третьей планеты должен быть установлен к началу следующего года. Это связано с тем, что система случайно попала на 12-ое поле наблюдений расширенной миссии телескопа Кеплер. Это поле будет наблюдаться около 80 суток: c 15 декабря 2016 года по 4 марта 2017 года.


        Все три планеты (вне зависимости от периода обращения d) системы лежат вблизи зоны обитаемости (существует большая неопределенность и
з-за неизвестного альбедо планет):



  Оцениваемый возраст звезды составляет как минимум 500 миллионов лет, поэтому по расчетам теоретиков обе внутренние планеты, скорее всего, являются приливно запертыми. Насчет третьей планеты по этому поводу существуют сомнения (на приливной захват требуется больше миллиарда лет). В связи с тем, что планеты b и c, скорее всего, являются приливно запертыми, то на их поверхности вблизи границы дневной и ночной стороны могут существовать водоёмы из жидкой воды. Это позволяет считать планеты хорошими кандидатами для зарождения внеземной жизни. По этому поводу авторы открытия подробно рассматривают активность и параметры местного светила.



  Эффективная температура TRAPPIST-1 около 2500 Кельвинов, радиус около радиуса Юпитера, но в 80 раз массивнее. Светимость в 1900 раз меньше, чем у Солнца. Содержание тяжелых элементов незначительно превышает показатели Солнца: [Fe/H]=+0.04±0.08. Период вращения составляет 1.4 суток, при поиске транзитов планет в фотометрии за 62 разные ночи обнаружена и вспышечная активность. В ходе зарегистрированных вспышек яркость звезды вырастала на 1-2% за несколько десятков минут (черные отметки соответствуют средним значениям фотометрии в каждые 7.2 минут):



      Эта вспышечная активность на порядок меньше, чем недавно наблюдалась в рамках проекта Pale Red Dote у Проксима Центавра.

  В отдельной публикации даже рассматривается темп потери воды у всех трех планет. Расчеты показывают, что внутренние планеты потеряют от 1 до 4 земных океанов примерно за миллиард лет, в тоже время планета d находясь в зоне жизни, может сохранять достаточное количество воды для развития жизни (потеря лишь 20-80% земного океана).




 Уже завтра (4 мая), телескоп Хаббл поищет следы водяного пара, пронаблюдав спектры планет b и с во время их двойного транзита. Вычисления показывают, что транзитная спектроскопия планеты будет сравнима по сложности со спектроскопией суперземли Глизе-1214b (первая суперземля для которой была проведена детальная спектроскопия):



  Одновременно в ближайшем будущем станет возможным определение средней плотности планет системы. Расчеты показывают, что планеты должны вызывать колебания лучевой скорости звезды в несколько метров в секунду. Звезда слишком тускла для оптических спектрографов, но подобная точность измерений лучевой скорости может быть достигнута для инфракрасных спектрографов. Большим плюсом является тот факт, что система расположены вблизи экваториальной зоны неба, что позволяет проводить её наблюдения с телескопов и в северном, и в южном полушарии. Также перспективным считается метод тайминга транзитов: чтобы его использовать для измерения масс планет требуется регистрировать время наступления затмений с точностью в несколько десятков секунд. Подобная точность считается достижимой даже для наземных телескопов.



 Другим интересным моментом является тот факт, что система может стать идеальным кандидатом для SETI-поисков в контексте Зодиакального SETI. Так как звезда будет целью расширенной миссии телескопа Кеплер, то очевидно она лежит вблизи плоскости эклиптики. И действительно проверка показывает, что система находится всего в 0.64 угловых градусов севернее эклиптики в зодиакальном созвездии Водолея.



 Если в системе TRAPPIST-1 существует разумная технологическая цивилизация, то примерно через 3,4 тысячи лет наша планета станет для местных обитателей транзитной, и будет оставаться такой около 2 тысяч лет. Кроме того, по причине того, что плоскости планет Солнечной Системы значительно различаются друг от друга, то к этому времени гипотетические местные обитатели уже могли бы зарегистрировать транзиты других планет Солнечной Системы:




В дополнение, факт того, что все планеты системы расположены ребром к земному наблюдателю значительно повышает шансы и на регистрацию случайных радиосигналов из системы (к примеру, от межпланетных радаров или сигналов к межпланетным зондам местной цивилизации).



Все вышеперечисленные причины говорят, что данная система TRAPPIST-1 должна стать целью тщательного радиопрослушивания. И, по-видимому, оно уже проводится. Так в недавней заявке на телескопе Хаббл говорится о детальных радионаблюдениях системы. Кроме того, интересно отметить, что коричневые карлики и поздние красные карлики сами являются известными радиоисточниками. К этому времени зарегистрировано радиоизлучение от порядка десятка таких объектов (об этом можно прочитать здесь и здесь). Наблюдаемый уровень радиоизлучения от таких объектов составляет десятки миллиЯн, что на порядок превышает недавно зарегистрированное радиоизлучение от ближайших солнцеподобных звезд. Тем самым вероятно в ближайшем будущем земные радиотелескопы смогут достоверно зарегистрировать радиозатмения от планет системы TRAPPIST-1. Напомню, что до сих пор есть лишь один возможный кандидат в наблюдение такого радиозатмения в системе HAT-P-11 (где ко всему прочему недавно нашли воду).

     Открытие системы TRAPPIST-1 стало триумфом наземной астрономии, так как она стала первой планетной системой, в которой с помощью наземных телескопов нашли сразу несколько транзитных планет. Раньше этим могли похвастаться лишь космические телескопы. Более того, из-за очень низкой светимости главного светила системы в оптическом диапазоне (19 звездная величина) данная система является уникальной даже среди всего зоопарка открытий космического телескопа Кеплер:




 И это только первый шаг в череде будущих открытий подобных планетных систем. Дело в том, что геометрическая вероятность транзита самой внутренней планеты TRAPPIST-1b составляет 5%. А учитывая, что к этому времени телескоп TRAPPIST поискал транзитные планеты лишь у 60 подобных TRAPPIST-1 систем, то простой расчет показывает, что подобные планетные системы должны существовать у трети ультрахолодных карликов. Тем самым уникальная сегодня планетная система TRAPPIST-1 является лишь одной из десятков подобных планетных систем находящихся от нас на сравнимом расстоянии. Многие из этих пока неизвестных систем должны находиться в несколько раз ближе, чем TRAPPIST-1.



 Астрономы уже горят желанием открыть эти неизвестные планетные системы у тусклых светил, которые могут обладать потенциально обитаемыми планетами. С одной стороны, первооткрыватели TRAPPIST-1 развивают проект SPECULOOS по установке четырех метровых телескопов в Южной Европейской обсерватории. Начиная со следующего года эти телескопы, начнут поиск планетных систем подобных TRAPPIST-1 у пятисот южных ультрахолодных карликов. С другой стороны этой весной завершается строительство северного телескопа TRAPPIST (копии существующего телескопа в ESO) в марокканской обсерватории Oukaïmeden. 25 апреля была закончена установка купола для этого телескопа:



  После завершения строительства северного телескопа TRAPPIST, он произведет поиск планетных систем подобных TRAPPIST-1 у нескольких десятков ближайших и ярчайших ультрахолодных карликов на северном небе (недоступном для наблюдений из Южной Европейской Обсерватории). Возможно, этому телескопу удаться найти ещё более интересные аналоги TRAPPIST-1, которые будут ближе, ярче и перспективнее с точки зрения поиска биосфер и разумных цивилизаций.
Tags: seti, Южная Европейская Обсерватория, внеземная жизнь, внеземные цивилизации, коричневые карлики, обитаемые планеты, поздние красные карлики, транзитные планеты
Subscribe
promo za_neptunie июль 10, 2014 20:36 8
Buy for 30 tokens
Число постов в блоге перевалило за сотню, поэтому я решил систематизировать их по различным тематиками. Это поможет мне и моим читателям быстрее находить в блоге интересную информацию. Последнее обновление от 4 августа 2014 года Венера Новая книга о Венере Венера-Экспресс готовится к…
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 13 comments