Новые наблюдения за планетами системы TRAPPIST-1, самой большой "семьей" двойников Земли, показали, что вращение всех семи из них синхронизировано друг с другом благодаря гравитационным взаимодействиям, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Astronomy.
В мае прошлого года астрономы из MIT заявили об открытии крайне необычной звездной системы в ближайшей округе Земли — TRAPPIST-1, удаленной от нас всего на 40 световых лет в сторону созвездия Водолея. Почти все планеты, вращающиеся вокруг этого красного карлика, находятся внутри так называемой зоны жизни, где вода может существовать в жидком виде, и, предположительно, обладают массой, сопоставимой с земной.
Ученые исследовали спектр лучей звезды TRAPPIST-1, пытаясь изучить состав атмосферы ее планет, и неожиданно обнаружили, что их на самом деле не три, как первоначально считалось, а семь, причем шесть из них находятся в пределах зоны жизни. Все эти планеты обладают почти земными размерами и обладают марсианским или земным климатом, за исключением первой, TRAPPIST-1b, похожей больше на Венеру, чем Марс или Землю.
Космический балет
Родриго Люгер (Rodrigo Luger) из университета Вашингтона в Сиэтле (США) и его коллеги наблюдали за этой "планетной семьей" при помощи телескопа "Кеплер", следившего за созвездием Водолея с декабря 2016-го по март этого года. Ученых интересовало, есть ли в этой звездной системе другие планеты, и они пытались изучить орбиту последней планеты, TRAPPIST-1h, которую ее первооткрыватели видели лишь один раз.
Эти наблюдения раскрыли любопытный феномен: оказалось, что вращение всех планет вокруг звезды было синхронным. К примеру, планета TRAPPIST-1b совершала два витка за то время, которое ее соседка TRAPPIST-1c тратила на один проход орбиты, TRAPPIST-1h облетала красный карлик за 13 "лет" на TRAPPIST-1b, и так далее. Наблюдая за этим "космическим балетом", ученые смогли вычислить точную продолжительность года на последней планете (18,77 дня) и определить ее радиус — три четверти от земного.
Как объясняют ученые, гравитационное взаимодействие планет, звезд и малых небесных тел часто приводит к тому, что они начинают вращаться вокруг друг друга или вокруг какого-то другого объекта со строгой математической периодичностью. Ярким примером этого является трио спутников Юпитера — Ганимед, Европа и Ио. За то время, пока Ганимед совершает один оборот вокруг планеты-гиганта, Европа делает ровно два витка по своей орбите, а Ио — четыре.
Подобный "космический балет" не является случайностью: орбитальные резонансы — продукт сложных гравитационных взаимодействий между планетами, благодаря чему астрономы могут узнавать некоторые детали из прошлого Солнечной системы и экзомиров, опираясь на известные нам примеры "танцев в космосе".
Тайны жизни
С этой точки зрения, как рассказывает Люгер и его коллеги, TRAPPIST-1 является уникальной находкой, поскольку цепи из столь большого числа синхронизированных планет, как раньше считали ученые, возникают только на первых этапах формирования планетных систем. Соответственно, изучение этих "семи сестер" может помочь нам понять, почему распадаются подобные гравитационные цепи и как на них влияют размеры, масса и другие свойства планет и диска, в котором они родились.
К примеру, ученые полагают, что подобные тесные отношения между планетами у TRAPPIST-1 сохранились по той причине, что диск, в котором они возникли, обладал относительно небольшой массой, из-за чего планеты мигрировали в сторону красного карлика достаточно медленно.
Главным следствием этих "танцев в космосе" для самих планет, объясняет Люгер, является то, что недра небесных тел разогреваются под действием приливных сил, порождаемых их гравитационными взаимодействиями. Благодаря этому четыре ближние к звезде планеты вырабатывают значительно больше тепла, чем Земля, несмотря на тусклость и холодность самой звезды TRAPPIST-1.
Между тем последняя планета системы, TRAPPIST-1h, вряд ли сможет поддерживать жизнь — она получает примерно на треть меньше тепла, чем Земля, и жидкая вода на ней сможет существовать только в том случае, если ее поверхность будет покрывать корка льда толщиной в 2,8-3 километра.
С другой стороны, ученым удалось найти всего одну вспышку на поверхности звезды за все время наблюдений, что примерно в 40 раз меньше, чем у других красных карликов. Это заметно повышает вероятность того, что эти планеты обладают атмосферой и что потенциальная жизнь на их поверхности не была уничтожена мощными проявлениями активности их звезды.
