Подробный анализ наблюдений за экзопланетами в системе звезды TRAPPIST-1 позволил ученым с высокой точностью определить их массы и показать, что все они обладают практически одинаковой плотностью, которая несколько меньше земной. Исследование, описывающее возможные составы этих интригующих миров, представлено в журнале Planetary Science Journal.
«Система звезды TRAPPIST-1 увлекательна, потому что предоставляет нам уникальный шанс увидеть разнообразие каменистых планет в рамках одного семейства», – рассказывает Кэролайн Дорн, соавтор исследования из Цюрихского университета (Швейцария).
Планеты, обращающиеся вокруг ультра-холодного красного карлика TRAPPIST-1, в сравнении с Землей. Credit: ESO/M. Kornmesser
Планетная система тусклого красного карлика TRAPPIST-1, находящегося всего в 40 световых годах от нас, была обнаружена в 2016 году. Последующие наблюдения выявили в ней семь близких по размеру с Землей планет. Экзомиры, открытые методом транзита, получили обозначения TRAPPIST-1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g и 1h в порядке увеличения их расстояния от центральной звезды.
Идеальная система
С момента первоначального обнаружения планет TRAPPIST-1 ученые изучали это семейство с помощью нескольких космических и наземных телескопов.
«Собранные за эти годы данные позволили нам уточнить массы и плотности всех семи каменистых миров. Это говорит о важности продолжительных наблюдений экзопланетных систем», – отметил Саймон Гримм, соавтор исследования из Бернского университета (Швейцария).
Плотности планет системы TRAPPIST-1 в сравнении с плотностями планет земной группы. Credit: NASA/JPL-Caltech
В Солнечной системе плотности восьми планет сильно различаются. Гиганты Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун гораздо менее плотные, чем четыре каменистых мира: Земля, Венера, Марс и Меркурий. В системе TRAPPIST-1, как оказалось, дела обстоят по-другому.
«То, что планеты TRAPPIST-1 имеют практически одинаковую плотность, указывает на примерно одинаковое соотношение элементов в них, таких как железо, кислород, магний и кремний, из которых, как считается, состоит большинство каменистых миров. Основываясь на этом заключении, мы оценили, какая смесь основных ингредиентов может дать планетам TRAPPIST-1 такую плотность», – пояснили авторы исследования.
Вода или железо
В первую очередь, объединив различные модели строения планет и их атмосфер, исследователи с беспрецедентной точностью оценили возможное количество воды, содержащееся на семи «сестрах» TRAPPIST-1, и сопоставили его с их плотностью.
«Если бы более низкая плотность по отношению к земной могла быть объяснена присутствием воды, на нее приходилось бы около 5 процентов общей массы каждой из четырех внешних планет. Для сравнения, у Земли этот показатель менее 0,1 процента. Однако предыдущие исследования указывают на то, что три внутренние планеты системы TRAPPIST-1 лишены воды на поверхности и могут содержать ее лишь в виде пара в раскаленных плотных атмосферах», – добавил Эрик Агол, ведущий автор исследования из Вашингтонского университета (США).
Кроме этого, кажется маловероятным, что по удачному стечению обстоятельств на всех семи планетах оказалось достаточно воды, чтобы они имели одинаковую плотность.
Три возможных строения планет системы TRAPPIST-1. Слева – каменистая поверхность, большое количество железа, равномерно перемешанного с другими элементами в недрах. В центре – каменистая поверхность с богатым железом ядром, которое меньше земного. Справа – обширный глубокий океан на поверхности, крупное богатое железом ядром (маловероятно и возможно только для четырех внешних планет). Credit: NASA/JPL-Caltech
Другая идея заключается в том, что все планеты системы TRAPPIST-1 имеют схожий с Землей состав, но с меньшим процентным содержанием железа – около 21 процента вместо 32 процентов. Третий сценарий – обильное содержание насыщенного кислородом железа, который уменьшил бы плотность миров, с отсутствием железного ядра.
«При этом более низкая плотность может быть вызвана комбинацией этих двух факторов – меньше железа в целом и некоторое его количество в окисленной форме. Однако получить ответ на этот вопрос мы сможем лишь проведя наблюдения системы на инструментах следующего поколения», – заключил Эрик Агол.
Источник: in-space.ru
