Сюрприз TRAPPIST-1: есть ли жизнь на открытых семи планетах? Исследования NASA

На внеочередной пресс-конференции NASA было объявлено об открытии семи планет, потенциально пригодных для жизни. "Хозяйкой" этих планет является звезда TRAPPIST-1. Шесть планет находятся в так называемой "зоне жизни", на них возможно присутствие воды и густой атмосферы, сообщается в статье журнала Nature^[1]. Также был создан сайт, на котором можно подробно ознакомиться с информацией о звёздной системе TRAPPIST-1^[2].

Звезда TRAPPIST-1 является тусклым красным карликом. Продолжительность жизни звёзд такого класса составляет от десятков миллиардов до десятков триллионов лет, что гораздо больше жизни многих звёзд, в том числе и таких как Солнце. Расстояние до звезды насчитывает 40 световых лет, она расположена в созвездии Водолее. Температура поверхности TRAPPIST-1 в два раза ниже температуры Солнца. Излучение звезды находится преимущественно в инфракрасном диапазоне. Название TRAPPIST-1 звезда получила в результате открытия трёх планет, вращающихся вокруг неё. В современное время "имена" новым звёздам даются по названию телескопа или программы, с помощью которых их удалось обнаружить. На самом деле этого красного карлика обнаружили ещё в конце 90-х годов XX века в рамках обзора 2MASS. Тогда на открытие этой звезды не обратили особого внимания, поскольку уже сейчас насчитывается около 500 миллионов подобных светил. Но после открытия экзопланет, было решено выделить звезду из миллионов подобных и назвать её по имени телескопа (TRAPPIST, Чили), с помощью которого удалось открыть планеты.

Роботизированный телескоп TRAPPIST установлен бельгийскими специалистами в обсерватории Ла-Силья, управлять им можно прямо из университета Льежа (Бельгия). Устройство построено по той же схеме, что и телескопы "Хаббл" и "Спитцер", но имеет небольшие размеры (диаметр апертуры составляет 60 сантиметров), в нём присутствует всего 2 отражающие поверхности, благодаря чему появляется возможность наблюдать даже за самыми тусклыми астрономическими объектами. Основная задача телескопа TRAPPIST — поиск экзопланет и комет.

Телескоп TRAPPIST (фото: E. Jehin / ESO)

Сюрприз красного карлика

Исследование звезды TRAPPIST-1 проводилось при помощи транзитного метода, который заключается в наблюдении за её видимым блеском. Если поток света периодически становится тусклее, это говорит о возможности наличия планеты, вращающейся вокруг звезды по орбите, плоскость которой параллельна линии обзора телескопа. Наблюдения за звездой при помощи транзитного метода проводились с 2013 года. И всего за 3 года были выявлены многочисленные периодические изменения свечения звезды.

Система TRAPPIST-1 состоит из семи планет, размером с Землю, вращающихся вокруг красного карлика (фото: NASA)

Весной прошлого года выяснилось, что в системе TRAPPIST-1 есть 3 планеты, находящихся в "зоне жизни". После этого открытия группе астрономов под руководством Мишеля Жильона предоставили в распоряжение наблюдательное время на крупнейших в мире телескопах. Вначале это был Очень большой телескоп (Very Large Telescope, Чили). В сентябре 2016 года в результате исследований было установлено, что сигнал, ранее считавшийся сигналом от планеты TRAPPIST-1d, оказался наложением сигналов от трёх планет. В результате этого открытия, учёным было выделено большое наблюдательное время на других мощных телескопах, а также 20 дней непрерывного наблюдения при помощи телескопа "Спитцер", благодаря которому было получено 34 новых сигнала.

Во время изучения спектра лучей TRAPPIST-1, которые прошли через атмосферу планет, удалось выяснить, что планеты имеют каменистую поверхность, также были найдены намёки на присутствие в атмосфере воды, кислорода и углекислоты. Последующие наблюдения за планетами привели к неожиданному открытию. Оказалось, что на самом деле вокруг звезды вращается не три, а семь планет, к тому же шесть из них являются землеподобными. Планетологам также удалось измерить диаметр и массу шести планет, получить некоторые данные об их атмосфере.

Планеты представляют значительный интерес для исследования, ведь раньше учёным было известно о трёх землеподобных планетах, причём все они находились в Солнечной системе. Речь идёт о таких планетах, как Меркурий, Венера и Марс. Благодаря этому открытию, у исследователей появилась реальная возможность уже сейчас изучать новые планеты, поскольку система находится на довольно близком расстоянии от Земли.

Открытые планеты по размеру напоминают нашу планету. Как видно из рисунка, их радиус равняется 0,7-1,08 радиуса Земли, а масса — 0,41-1,38. Эти значения указывают на то, что плотность планет близка к земной, а значит они могут иметь каменистую природу или быть планетами с океанами. Предполагается, что средняя температура на планетах близка к нулю или 20-30 градусам мороза. На планетах b и c температура отличается, и по оценкам учёных составляет более 70-100 °C. Все семь планет вращаются по довольно тесной орбите. Так, например, последняя планета (h) расположена приблизительно в 4 раза ближе к звезде, чем Меркурий к Солнцу.

Может ли на открытых экзопланетах быть жизнь?

Исследователи отмечают, что планеты системы TRAPPIST-1 могут находиться под влиянием приливных сил звезды. Это означает, что за один оборот вокруг звезды, планеты совершают один оборот вокруг своей оси, то есть планеты могут быть всегда повёрнуты к ней одной стороной. Это явление может негативно отражаться на их климате, тем самым делая планеты необитаемыми.

Также выяснилось, что планеты находятся в орбитальном резонансе (именно поэтому вначале телескоп зарегистрировал наложение сигналов). Такие процессы могут разогревать недра планет, тем самым вызывая высокую вулканическую активность. Подобные явления наблюдаются на спутнике Юпитера — Ио.

Как отмечалось выше, TRAPPIST-1 является довольно холодной звездой, но, благодаря близкому расположению планет, этот недостаток тепла может компенсироваться. Однако в 2016 году выяснилось, что ультрафиолетовое и рентгеновское излучение звезды приравнивается к Солнечному, поэтому значения радиации на поверхности планет могут превышать земные показатели. К тому же, такие звёзды как TRAPPIST-1 отличаются своей нестабильностью — частыми вспышками и выбросами протуберанцев. Из всего этого следует, что только своеобразный состав атмосферы планеты может сохранить её поверхность от разрушительного действия таких явлений.

Сравнение системы TRAPPIST-1 по отношению к Солнечной системе. Орбиты планет TRAPPIST-1 похожи на систему орбитальных спутников Юпитера (фото: NASA / JPL-Caltech)

Исходя из полученных данных, учёные делают вывод, что средние планеты — d, e и f — являются наиболее подходящими планетами для развития жизни. А планета f имеет достаточно мягкий и прохладный климат, в котором может существовать органика.

В дальнейшем планируется активное изучение системы TRAPPIST-1. Астрофизики других исследовательских групп уже подают заявки на использование телескопа "Хаббл", тем временем телескоп "Кеплер" собирает новые данные об этой системе. Также ожидаемым событием является запуск космического инфракрасного телескопа "Джеймс Уэбб", запланированный на следующий год. Телескоп оснащён огромным зеркалом (в 6 раз больше зеркала "Хаббла"). Исследователи считают, что с помощью этого телескопа удастся получить новые сведения о загадочной системе TRAPPIST-1.

Так выглядит поверхность планеты TRAPPIST-1f в воображении художника, ближайший кандидат на роль двойника Земли (фото: NASA/JPL-Caltech)

Одни ли мы во Вселенной?

Данные, полученные при помощи современных телескопов, показывают, что звёздные системы, похожие на нашу, довольно редки. По оценкам Мишеля Жильона, всего около 10% планетных системы этих звёзд могут быть похожими на нашу. По мнению учёных, Солнечная система является редкой и практически уникальной системой в Галактике. И вероятность встретить в ней системы, подобные TRAPPIST-1, гораздо выше.

Изучение других миров всегда привлекало любознательного человека. Да и учитывая сегодняшние глобальные климатические изменения, цикличность которых уходит в недосягаемую для восприятия умом древность (подробнее можно прочитать в этой статье), могут вызвать желание поиска альтернативного дома-планеты. Ведь масштаб и сила природных катаклизмов может поставить под вопрос выживание самого вида человека на этой планете. Тем не менее база знаний, данная современному человечеству, способна помочь не только выжить в условиях таких перемен, но и качественно преобразовать общество.

А на вопрос, которым задаются современные люди: "Одни ли мы во Вселенной", — есть довольно интересный ответ в книге А.Новых "Эзоосмос".

"А форм жизней действительно очень много! Если люди успеют, то смогут изучить и парадокс параллели. Ничего там сложного нет. Необходимо всего лишь… Впрочем, не будем вдаваться в подробности. Короче говоря, ничего сложного нет, при развитии современных технологий это вполне реально — перейти в параллельный мир и там найти вполне разумную жизнь с соответствующим интеллектом. Зачем её искать где-то на Марсе с его опасными для людей микробами, если она под боком? Жизни полно. По большому счету Вселенная – это есть сама жизнь, жизнь в самом обширном проявлении и разнообразии".

Арина Калинина

[1] - Seven temperate terrestrial planets around the nearby ultracool dwarf star TRAPPIST-1
[2] - TRAPPIST-1
[3] - NASA Telescope Reveals Largest Batch of Earth-Size, Habitable-Zone Planets Around Single Star