Загадочная система TRAPPIST-1

Астрономы используя телескоп Subaru, определили, что планеты, подобные Земле, системы TRAPPIST-1 не имеют значительного смещения от плоскости вращения центральной звезды. Это важный результат для понимания эволюции планетных систем вокруг звезд с очень малой массой в целом и, в частности, в истории планет TRAPPIST-1, в том числе близких к обитаемой зоне. Звезды, подобные Солнцу, не статичны, а вращаются вокруг оси. Это вращение наиболее заметно, когда на поверхности звезды есть такие вещи, как солнечные пятна.

В Солнечной системе орбиты всех планет находятся в пределах 7 градусов с вращением Солнца. В прошлом предполагалось, что планетарные орбиты планет будут выровнены с вращением звезды, но в настоящее время существует много известных примеров систем экзопланет, где планетарные орбиты сильно смещены относительно вращения центральной звезды. В связи с этим возникает вопрос: могут ли планетные системы образовываться путем планетарной миграции или же наблюдаемые смещения планет имеют динамическое взаимодействие?

Система TRAPPIST-1 привлекла внимание, потому что она имеет три маленькие скалистые планеты, расположенные в или около обитаемой зоны, где может существовать жидкая вода. Центральная звезда очень холодная, с очень низкой массой, называемая М-карликом, а планеты расположены очень близко к центральной звезде. Следовательно, эта планетная система сильно отличается от нашей Солнечной системы. Определение истории этой системы важно, поскольку она может помочь определить, пригодна ли какая-либо из потенциально обитаемых планет на самом деле.

Но это также интересная система, потому что в ней отсутствуют какие-либо близлежащие объекты, которые могли бы нарушить орбиты планет, а это означает, что их орбиты все еще должны быть расположены близко к тому месту, где планеты сформировались. Это дает астрономам возможность исследовать изначальные условия этой системы. Если планета проходит, проходит между звездой и Землей и блокирует небольшую часть света от звезды, можно определить, какой край звезды планета блокирует первым. Используя эффект Росситера-Маклафлина можно измерить смещение между планетарной орбитой и вращением звезды. Однако до сих пор эти наблюдения ограничивались большими планетами, такими как Юпитер или Нептун.

Команда исследователей, в том числе из Токийского технологического института и Астробиологического центра в Японии, наблюдали за TRAPPIST-1 с помощью телескопа Subaru, чтобы найти несоответствие между планетарными орбитами и звездой. Команда воспользовалась шансом 31 августа 2018 года, когда три из экзопланет, вращающихся вокруг TRAPPIST-1, прошли перед звездой за одну ночь. Две из трех были скалистыми планетами около обитаемой зоны.

С маломассивными звездами, как правило слабыми, было невозможно исследовать звездный наклон (угол орбиты вращения) для TRAPPIST-1. Но благодаря способности собирать свет телескопа Subaru и высокому спектральному разрешению нового инфракрасного спектрографа IRD команда смогла измерить этот наклон. Они обнаружили, что наклон был низким, близким к нулю. Это первое измерение звездного наклона для звезды с очень низкой массой, такой как TRAPPIST-1, а также первое измерение Росситера-Маклафлина для планет в обитаемой зоне.

Однако руководитель группы Теруюки Хирано из Токийского технологического института предостерегает: «Данные предполагают выравнивание вращение звезды с осями планетарных орбит, но точность измерений была недостаточно хороша, чтобы полностью исключить небольшое смещение орбиты. Тем не менее, это первое обнаружение эффекта с экзопланетами в обитаемой зоне, а большее количество работ будет лучше характеризовать эту замечательную экзопланетную систему\".