TRAPPIST-1

TRAPPIST-1

Epocha J2000
Spektrinė klasė	M8V M8.2V
Rektascensija	23 h 06 min 29,283 s
Deklinacija	–05° 02′ 28.59″
Atstumas	39,5 ± 1,3 šm
Regimasis ryškis (V)	18,80
Fizikinės charakteristikos
Masė	0,08 ± 0,009 MS
Spindulys	0,114 ± 0,006 RS
Spalva (B-V)	2,33
Spalva (U-B)	2,47
Absoliutinis ryškis (V)	18,4 ± 0.1
Šviesis (V)	0,000525 ± 0,000036 LS
Paviršiaus temperatūra	2550 ± 55 K

TRAPPIST-1, dar žinoma kaip 2MASS J23062928-0502285 – ultrašalta nykštukinė žvaigždė Vandenio žvaigždyne, turinti 7 į Žemę panašias planetas, iš kurių trys galėtų būti gyvybės zonoje. Nuo Saulės nutolusi už 39,5 šviesmečių.

Palyginimas su Saulės sistema: TRAPPIST-1 su 7 planetomis išsitektų Merkurijaus orbitoje

Nykštukinės žvaigždės TRAPPIST-1 vieta Vandenio žvaigždyne

Atradimas

TRAPPIST-1 žvaigždė ir jos planetų sistema (dailininko vizija)

Pirmą kartą žvaigždė buvo atrasta 1999 m., vykdant viso dangaus stebėjimo projektą 2MASS. Tyrimas dviejų mikronų ilgio bangų infraraudonųjų spindulių diapazone 1997–2001 m. buvo atliekamas su dviem 1,3 m skersmens teleskopais šiauriniame pusrutulyje (Arizonoje, JAV) ir pietiniame (Čilėje). Žvaigždė buvo įtraukta į registro katalogą su vardu „2MASS J23062928-0502285“.

Šią žvaigždę vėliau tyrė astronomų grupė iš Lježo universiteto Astrofizikos ir geofizikos instituto (Belgija), vadovaujama . Mokslininkai naudojo planetų astrofotometrijos metodą, tirdami su teleskopu (Transiting Planets and Planetesimals Small Telescope) La Siljos observatorijoje Čilėje. Po kelių mėnesių stebėjimo astronomų dėmesį atkreipė reguliariais intervalais trumpam nutrūkstantis žvaigždės infraraudonasis signalas. Šie trikdžiai buvo siejami su aplink ją skriejančiais kitais dangaus kūnais. Toliau tiriant įsitikinta, kad tai egzoplanetos – ne Saulės sistemoje esančios planetos. 2015 m. jie aptiko tris maždaug Žemės dydžio planetas, skriejančias aplink nykštukinę žvaigždę. 2016 m. gegužę savo tyrimų medžiagą išspausdino „Nature“ žurnale.

2017 m. vasario 22 d. pranešta apie surastas kitas keturias egzoplanetas, skriejančias aplink žvaigždę TRAPPIST-1. Iš viso šiuo laikotarpiu tapo žinoma apie septynias Žemės grupės planetas, skriejančias aplink nykštukinę žvaidę. Be TRAPPIST teleskopo, stebėjimo darbams buvo pasitelkti antžeminis (VLT) kalnuose ir NASA kosminis Spitzer teleskopai.

Etimologija

Registre žvaigždės vardo „2MASS J23062928-0502285“ skaičiai, be dangaus stebėjimo projektą žyminčių „2MASS“, siejami su žvaigždės padėties rektascensija ir deklinacija danguje, o J reiškia Julijaus epochą.

Žvaigždei suteiktas vardas TRAPPIST-1 reiškia, jog tai pirmoji žvaigždė, surasta TRAPPIST teleskopu. Akronimas įvardija vienuolių ordiną, taip pat siejamas su Trapistų alumi, gaminamu nuo seno Belgijoje.

Planetos įvardintos pagal jų atradimo eilę, pradedant pirmąja b, antrąja c ir t. t. Anksčiausiai atrastos trys pirmosios planetos pavadintos b, c ir d pagal jų didėjantį orbitinį periodą, o paskutiniai atrastos planetų grupės objektai atitinkamai pavadinti nuo e iki h.

Žvaigždės charakteristikos

TRAPPIST-1 žvaigždė yra M8,0 ± 0,5 spektro klasės, pagal masę maždaug 8% ir pagal spindulį – 11% Saulės dydžio. Jos temperatūra siekia 2550 K, amžius apie 500 mln. metų. Palyginimui, Saulės amžius yra apie 4,6 mlrd. metų, temperatūra – 5778 K.

Sprendžiant iš jos menko šviesio, žvaigždė gali egzistuoti iki 12 trln. metų. Žvaigždė turtinga metalų, jos metalingumas 0,04 ([Fe/H]) sudaro 109% Saulės kiekio. Žvaigždės šviesis tesiekia 0,05% Saulės šviesio ir dauguma jo išspinduliuojama infraraudonųjų spindulių spektre. Turi žymų savąjį judėjimą.

TRAPPIST-1 egzoplanetų sistema

Planeta	Masė (M⊕)	Spindulys (R⊕)	Orbitinis periodas (dienos)	Didysis pusašis (а. v.)	Ekscentricitetas
	0,85±0,72	1,086 ± 0,035	1,51087081 ± 0,00000060	0,01111	< 0,081	89,65 ± 0,25°
	1,38±0,61	1,056 ± 0,035	2,4218233 ± 0,0000017	0,01522	< 0,083	89,67 ± 0,17°
	0,41±0,27	0,772 ± 0,030	4,049610 ± 0,000063	0,021 ± 0,006	< 0,070	89,75 ± 0,16°
	0,62±0,58	0,918 ± 0,039	6,099615 ± 0,000011	0,028	< 0,085	89,86 ± 0,11°
	0,68±0,18	1,045 ± 0,038	9,206690 ± 0,000015	0,037	< 0,063	89,680 ± 0,034°
	1,34±0,88	1,127 ± 0,041	12,35294 ± 0,00012	0,045	< 0,061	89,710 ± 0,025°
h	nežinoma (tikėtina <1)	0,755 ± 0,034	20+15 −6	0,063+0,027 −0,013	nežinoma	89,80 ± 0,07°

Šioje sistemoje penkios planetos (b, c, e, f ir g) panašios savo dydžiais į Žemę, o dviejų (d ir h) dydžiai yra tarp Žemės ir Marso (dvigubai mažesnio už Žemę) dydžių. Trys (e, f ir g) sukasi gyvybės zonoje. Bendra šešių vidinių planetų masė sudaro apie 0,02% savo žvaigždės masės, panašiai kaip prie Jupiterio, tad tikėtina panaši planetų sistemos evoliucija. Planetų tankiai yra apie 0,60–1,17 karto didesni už Žemės (ρ⊕, 5,51 g/cm³) ir byloja apie savo uolinę prigimtį. Matavimų paklaidos per didelės, kad galima būtų nurodyti, ar čia įtraukta žymi lakiųjų medžiagų dalis, išskyrus planetos f atvejį, kur reikšmė (0,60±0,17 ρ⊕) palanki ledo sluoksnio ir/ar išretėjusios atmosferos buvimui.

X ašis: laikas nuo vid. tranzito, min.
Y ašis: santykinis šviesumas.
TRAPPIST-1 žvaigždės pritemimo linijos praslenkant pro ją kiekvienai iš planetų. Linijų kreivės skiriasi dėl planetų dydžio ir atstumo nuo žvaigždės

Planetos yra itin arti viena kitos ir šalia pačios žvaigždės. Visos septynios planetos apie savo žvaigždę skrieja kur kas arčiau, nei Merkurijus apie Saulę, nors ir daug toliau, nei Galilėjaus palydovai aplink Jupiteri. Atstumas tarp planetų b ir c yra tik 1,6 karto didesnis nei tarp Žemės ir Mėnulio. TRAPPIST-1 su savo planetų sistema išsitektų Merkurijaus orbitoje. Planetos turėtų būti aiškiai matomos vienos kitų danguje, o kai kuriais atvejais turėtų atrodyti kelis kartus didesnėmis, nei kaip Mėnulis atrodo iš Žemės.

Arčiausiai judančioje planetoje metai trunka 1,5 Žemės dienos, o šeštosios planetos metai tetrunka 12,3 dienos. Septintosios planetos metų trukmė mažiau aiški, siekianti 20+15
−6 dienų, nes buvo stebėtas tik vienas jos tranzitas. Tikėtina, kad jaunoje raudonojoje nykštukėje išsiveržiantys vainikinės masės žybsniai yra „nuplėšę“ taip glaudžiai skriejančių planetų atmosferas.

Šešių planetų orbitiniai periodai - 1,51, 2,42, 4,04, 6,1, 9,1 ir 12,35 dienos – yra artimi orbitiniam rezonansui, t. y. jų tarpusavio santykiai gali būti išreikšti nedidelių sveikųjų skaičių santykiais. Paskutinės h planetos orbitinis periodas nėra aiškus, todėl jos rezonansas su likusia sistema nežinomas. b–g planetos su savo orbitinių rezonansų reikšmėmis yra ilgiausia žinoma beveik rezonuojančių planetų grandinė. Ji matyt, atsirado dėl planetų tarpusavio sąveikos joms migravus į vidų likutinio proplanetinio disko ribose po to, kai buvo susiformavusios su didesniais tarpusavio atstumais. Tokia vidinė migracija didina reikšmingo vandens kiekio buvimo tikimybę šiuose pasauliuose.

Tikėtina, šios planetos apie savo žvaigždę sukasi nesisukdamos apie savo ašį, todėl viena jų pusė yra nuolat atgręžta į žvaigždę, o kita – į kosmoso tamsą ir šaltį. Sinchroniškai besisukančios planetos, matyt, pasižymi ryškiais temperatūrų skirtumais, esančiais tarp jų nuolat apšviestų ir nuolat skendinčių tamsoje pusių. Dėl šios priežasties siaučia kylantys stiprūs vėjai. Tarpinėse zonose tarp priešingų pusių gali būti skysto vandens ar net gyvybės. Čia visas vanduo neturėtų virsti ledu nuo šalčio ar išgaruoti dėl aukštos temperatūros. Sprendžiant pagal kitų egzoplanetų duomenis, manoma, šios septynios planetos yra uolinės.

Kosminio rentgeno teleskopo surinkti duomenys parodo, kad Žemės dydžio planetas ir jų atmosferas gyvybės zonoje smarkiai veikia Rentgeno ir ekstremali ultravioletinė spinduliuotė.

Atradimo reikšmė

Septynių uolinių planetų vienos žvaigždės sistemoje atradimas yra didelis žingsnis į priekį, ieškant nežemiškos gyvybės. Aplink žvaigždę skriejančios planetos yra panašaus dydžio į Žemę, panašios temperatūros. Tai reiškia, kad jose potencialiai gali būti vandens, būtino gyvybei palaikyti. Kita vertus, atstumai tarp planetų yra santykinai nedideli, todėl labai padidėja panspermijos galimybė (tai yra vienoje planetoje atsiradusi gyvybė gali būti lengviau pernešta į kitą tos sistemos planetą). TRAPPIST-1 planetų sistema galima remtis analizuojant kitas. Ne Saulės sistemoje esančios planetos, arba egzoplanetos, šiuo metu yra didžiausia viltis ieškant kitų gyvybės formų.

Tolesnis žingsnis nagrinėjant sistemą – planetų atmosferų charakterizavimas pasitelkus „James Webb" kosminį teleskopą ir jų gyvybingumo galimybių vertinimas. Nežemiškos kilmės signalų paieškos sistema SETI jau pradėjo nuo TRAPPIST-1 sistemos sklindančių radijo bangų pasiklausymą ir planuoja jų daugiau.

Galerija

• TRAPPIST-1 žvaigždė ir trys planetos
• Saulės ir nykštukinės TRAPPIST-1 palyginimas. Pastaroji dydžiu prilygsta 11% Saulės dydžio
• Žvaigždės TRAPPIST-1 planetų sistema
• TRAPPIST-1 žvaiždės planetos b–h. „Gyvybės zonoje“ skrieja e, f ir g
• Dviejų planetų b ir c tranzitas pro žvaigždę TRAPPIST-1
• Žvilgsnis iš planetos c

Išnašos

1. "NASA Telescope Reveals Largest Batch of Earth-Size, Habitable-Zone Planets Around Single Star". Pranešimas spaudai. https://www.nasa.gov/press-release/nasa-telescope-reveals-largest-batch-of-earth-size-habitable-zone-planets-around. 
2. Chang, Kenneth (2017-02-22). „7 Earth-Size Planets Identified in Orbit Around a Dwarf Star“. New York Times. Nuoroda tikrinta 2017-02-22.
3. Bryant, Tracey (2017-02-22). „Celestial Connection“. University of Delaware.
4. Gillon, M.; Jehin, E.; Lederer, S. M.; Delrez, L.; De Wit, J.; Burdanov, A.; Van Grootel, V.; Burgasser, A. J.; Triaud, A. H. M. J.; Opitom, C.; Demory, B.-O.; Sahu, D. K.; Bardalez Gagliuffi, D.; Magain, P.; Queloz, D. (2016). „Temperate Earth-sized planets transiting a nearby ultracool dwarf star“ (PDF). Nature. 533 (7602): 221–224. Bibcode:2016Natur.533..221G. doi:10.1038/nature17448.
5. Gramer, Robbie (2017-02-22). „News So Foreign It’s Out of This World: Scientists Discover Seven New Potentially Habitable Planets“. Foreign Policy.
6. Adams, Fred C.. "Red Dwarfs and the End of the Main Sequence". Gravitational Collapse: From Massive Stars to Planets: 46–49, Revista Mexicana de Astronomía y Astrofísica. 
7. Grush, Loren (2017-02-22). „This solar system of seven Earth-sized planets may be the best place to look for alien life“.
8. „Largest batch of Earth-size, habitable zone planets“. Exoplanets Exploration. NASA.
9. Witze, A. (2017-02-22). „These seven alien worlds could help explain how planets form“. Nature. doi:10.1038/nature.2017.21512.
10. Atrastų planetų svarba: pasiklausyta iš ten sklindančių bangų

Nuorodos

Vikiteka: TRAPPIST-1 – vaizdinė ir garsinė medžiaga

• TRAPPIST-1 tinklalapis
• TRAPPIST-1 NASA svetainėje
• Lietuvis astrofizikas apie naująsias planetas 2017-02-24 iš Wayback Machine projekto.

Šis straipsnis yra tapęs savaitės straipsniu.