za_neptunie (za_neptunie) wrote,
za_neptunie
za_neptunie

Продолжается изучение уникальной системы TRAPPIST-1



    Открытие семи транзитных планет близкой системы TRAPPIST-1 в 2015-2016 годах стало одним из крупнейших открытий последних лет в области внесолнечной планетологии. Транзиты всех семи планет в отличие от других многопланетных систем легко наблюдаются не только с помощью космических телескопов, но и через сравнительно небольшие наземные телескопы. Это связано с небольшим размером ультрахолодного карлика TRAPPIST-1, который удален от Земли на 12 парсек, и соответствует примерно размеру нашему Юпитеру. В результате этого глубина транзитов планет размером с Землю и меньше достигает 1%. Как известно именно подобная глубина транзитов привела к открытиям первых транзитных планет в начале 21 века – ими стали горячие юпитеры у звезд солнечного типа.

   Тем не менее, крайне низкая абсолютная светимость системы TRAPPIST-1 (она примерно в 300 тысяч раз меньше абсолютной светимости Солнца и соответствует звезде 19 звездной величины) очень затрудняет измерение массы и средней плотности планет системы с помощью метода лучевых скоростей. В связи с этим измерение масс планет системы было выполнено с помощью отслеживания отклонений во времени наступления транзитов (тайминг транзитов). Этот метод оказался эффективным ещё и по причине того, что все семь планет системы находятся в цепочке резонансов (это рекорд среди всех известных на сегодняшний день планетных систем).



   В феврале 2018 года были опубликованы результаты наблюдений 284 транзитов системы между 17 сентября 2015 и 27 марта 2017 годов. В результате этого погрешность измерения массы планет снизилась до 5-12% (до 2018 года эта величина составляла 28-95%):







   Оказалось, что средние плотности большинства планет системы значительно меньше, чем у Земли:



    В начале июля в английском Кембридже прошла конференция Exoplanets II, на которой было сообщено о новых результатах исследования уникальной системы. Из доклада Brice-Olivier Demory следует, что число проанализированных транзитов выросло с 284 до 375, а длительность наблюдений системы с 700 до 1000 суток. В результате этого оцениваемые массы и средние плотности 6 из 7 планет (кроме планеты e) заметно выросли:



    Впрочем, больших изменений в нынешних оценках массы планет систем в будущем ждать не стоит, так как период наблюдений транзитов уже значительно превысил период изменений времени наступления длительности транзитов (1000 суток против 490 суток). Нынешние наблюдения за временем наступления транзитов показывают отсутствие обнаружения следов влияния массивных неизвестных планет в системе. С другой стороны наблюдения позволили обнаружить изолированный транзит глубиной всего в 0.16%, который не связан ни с одной из известных планет в системе. Для сравнения глубина транзитов семи известных планет заключена в интервале от 0.78% у шестой планеты g до 0.32% у седьмой планеты h.



  Из глубины обнаруженного транзита восьмой планеты следует, что её размер близок к Марсу. Скорее всего, эта планета находится на внешней орбите с периодом обращения больше 20 суток.

   Обнаружение вероятной восьмой планеты в системе, делает TRAPPIST-1 третьей планетной системой состоящей из 8 известных планет (после Солнечной Системы и Кеплер-90). Напомню, что прошлой осенью с помощью искусственного интеллекта и нейронных сетей была открыта восьмая транзитная планета в системе Кеплер-90.





   Открытие уже двух систем, состоящих сразу из восьми известных транзитных планет, стало большой неожиданностью (ранее предполагалась крайне низкая вероятность подобного в нашей галактике). Вместе с тем первооткрыватели TRAPPIST-1 скептически относятся к тому, что в ближайшем будущем система TRAPPIST-1 потеряет свою уникальность. По их оценкам шансы того, что проект SPECULOOS откроет похожую систему на TRAPPIST-1 составляют только 4.5%. Этот проект произведет поиск транзитных планет у 1200 карликов спектральных классов между M7 и T2 (у большинства из них спектральные классы от M7 до L2) тусклее K=12 с возможностью обнаружения планет с радиусом до 0.6 радиусов Земли на статистическом уровне доверия в 5 сигм. Для сравнения видимая яркость системы TRAPPIST-1 в фильтре K составляет 10.3 звездных величин, а в целом система TRAPPIST-1 была обнаружена при наблюдении всего 50 ярчайших ультрахолодных карликов. Оценки низкой вероятности обнаружения аналогов системы TRAPPIST-1 с помощью проекта SPECULOOS вероятно связаны с тем фактом, что периоды обращения 4 из 7 планет системы были определены с помощью космических телескопов “Спитцер” и “Кеплер”.





  О нынешней уникальности системы TRAPPIST-1 говорит ещё и тот факт, что из 10 известных экзопланет с массой меньше 2 масс Земли и погрешностью измерения массы лучше 50%, 7 являются планетами системы TRAPPIST-1:



   Одновременно продолжается изучение спектроскопических характеристик планетных атмосфер системы. Если на начало 2017 года мощные водородные атмосферы были исключены для 5 из 7 планет системы (кроме самых внешних планет g и h), то в этом месяце были опубликовано новое исследование по этому поводу. Для этого авторы исследования проанализировали 169 транзитов, сделанных в диапазоне от 0.6 до 4.5 микрон на космических телескопах “Спитцер”, “Хаббл” и “Кеплер”, а так же с помощью наземных телескопов проектов Ливерпульского телескопа (LT) и SPECULOOS (SSO). Анализ этих данных показал, что у планет b, d и f могут наблюдаться в спектрах какие-то детали на уровне 200-300 ppm, в отличие от остальных планет, у которых наблюдаются плоские спектры. Авторы исследования предполагают, что эти детали вызваны либо звездной активностью, либо отдельными атмосферными газами этих планет.




    Регулярные наблюдения транзитов планет космическим телескопом “Спитцер” показали высокое постоянство глубины транзитов, что говорит о минимальной звездной активности. Единственным исключением стали наблюдения одного из транзитов планеты g, который показали крупное звездное пятно. Такое пятно создаёт в 15 раз более сильный сигнал, чем сигналы от атмосферных газов с амплитудой в 100 pm. Ожидается, что JWST с помощью спектрографа NIRspec сможет обнаружить сигнал от биогенной пары CH4-CO2 (с содержанием метана больше одной тысячной, как в земном Архее) после наблюдения 10 транзитов планеты e. Подобное обнаружение будет намного легче по сравнению с обнаружением кислорода в атмосфере этой планеты. В пользу минимальной активности светила системы говорит о тот факт, что один из самых чувствительных радиотелескопов планеты – VLA не смог зарегистрировать никакого радиоизлучения из этой системы за 90-минутные наблюдения. Ранее похожие свидетельства о большом возрасте звезды были получены из наблюдений телескопа “Кеплера” – скорость вращения TRAPPIST-1 оказалась крайне медленной, что говорит о возрасте системы в несколько миллиардов лет.

    В связи со сложностями правильной интерпретации наблюдаемых спектров активизируются и лабораторные эксперименты. По этой теме на последней конференции приводится доклад Сары Моран о моделировании верхних слоев атмосферы с давлением в 1 миллибар с различными температурами и металличностью. Особенно это актуально для определения возможности образования дымки с частицами размером меньше 0.1 микрон.







   Подобные исследования очень пригодятся при анализе будущих наблюдений JWST:





   Количество исследований о системе столь велико, что в следующем году в Бельгии (родине первооткрывателей системы) пройдет специальная конференция, которая будет целиком посвящена изучению системы TRAPPIST-1:


Tags: близкие системы, экзопланеты
Subscribe
promo za_neptunie july 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 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.
  • 8 comments