Система TRAPPIST-1 продолжает очаровывать астрономов, астробиологов и охотников за экзопланетами. В 2017 году НАСА объявило, что вокруг этой звезды красного карлика (расположенной на расстоянии 39 световых лет) вращаются не менее семи скалистых планет, три из которых находились в обитаемой зоне звезды (HZ). С тех пор ученые пытались узнать больше об этой системе планет, чтобы определить, могут ли они поддерживать жизнь. Особую озабоченность вызывает то, что TRAPPIST-1 – как и все звезды М-типа (красные карлики) – склонна к вспышкам, которые могут оказать пагубное воздействие на планетарные атмосферы.
Используя космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST), международная группа астрофизиков под руководством Университета Колорадо в Боулдере (CU Boulder) внимательно изучила эту летучую звезду. Как они описывают в своей статье (которая недавно появилась в Интернете), Уэбб Данные были использованы для детального спектроскопического исследования четырех солнечных вспышек, вспыхнувших вокруг TRAPPIST-1. Их результаты могут помочь ученым охарактеризовать планетарную среду вокруг красных карликов и измерить, как вспышечная активность может повлиять на обитаемость планет.
Исследование возглавил Уорд С. Ховард, научный сотрудник НАСА Сагана в Департаменте астрофизических и планетарных наук (APS) Калифорнийского университета в Боулдере. К нему присоединились коллеги из Национальной солнечной обсерватории (NSO), Центра астрофизики и космической астрономии (CASA) и Лаборатории физики атмосферы и космоса (LAPS) в Калифорнийском университете в Боулдере. К ним присоединились члены сотрудничества NIRISS по исследованию атмосферного разнообразия транзитных экзопланет (NEAT), возглавляемого Оливией Лим и Дэвидом Лафреньером из Университета Монреаля.
В число других членов команды входили исследователи из Института Карла Сагана, Университета Джона Хопкинса, Института исследований экзопланет Тротье, Обсерватории Мон-Мегантик, Центра астрономических и астрофизических исследований Герцберга, Научного института космического телескопа (STScI) и нескольких университетов. Препринт их статьи «Характеристика ближнего инфракрасного спектра вспышек от TRAPPIST-1 во время наблюдений транзитной спектроскопии JWST» появился на arXiv и недавно был принят к публикации Астрофизический журнал.
До недавнего времени было очень сложно определить меньшие планеты, которые вращаются ближе к своим звездам, где, как полагают, находятся земные (скалистые) «землеподобные» планеты. Благодаря усовершенствованной инфракрасной оптике JWST астрономы могут поближе познакомиться с этими планетами и получить спектры их атмосфер, предоставив тем самым данные об их химическом составе. Основываясь на недавних открытиях, астрономы также определили, что красные карлики M-типа являются весьма вероятным местом для поиска планет земной группы, вращающихся вокруг ГЦ своей родительской звезды.
Это особенно интересно, поскольку красные карлики являются наиболее распространенным типом звезд во Вселенной, на их долю приходится 75% звезд только в Млечном Пути. Однако эти звезды также склонны к вспышечной активности, что вызывает сомнения в том, смогут ли вращающиеся вокруг планеты планеты долго сохранять свою атмосферу. Рассмотрим TRAPPIST-1, красный карлик, размер которого составляет менее 12% размера нашего Солнца (и менее 9% его массы), что делает его немного больше и массивнее Юпитера. На этой же звезде находятся семь известных планет земной группы размером от 0,77 до 1,13 земного радиуса и от 0,41 до 1,38 земной массы. Говардс сказал в недавнем пресс-релизе CU Boulder Today:
«Благодаря JWST впервые в истории мы смогли искать планеты вокруг других звезд, которые имеют вторичную атмосферу, которую можно найти, скажем, вокруг Земли, Венеры или Марса. Если мы хотим узнать больше об экзопланетах, очень важно понять их звезды. Благодаря TRAPPIST-1 у нас есть прекрасная возможность увидеть, как будет выглядеть планета размером с Землю, вращающаяся вокруг красного карлика».
TRAPPIST-1 также производит мощные вспышки несколько раз в день, тогда как на нашем Солнце подобные вспышки происходят лишь примерно раз в месяц. В своем новом исследовании Ховард и его коллеги зафиксировали серию вспышек, вспыхнувших от TRAPPIST-1 в течение примерно 27 часов, используя УэббСпектрометр ближнего инфракрасного диапазона (NIRSpec) и формирователь изображений ближнего инфракрасного диапазона и безщелевой спектрограф (NIRISS). Впервые астрономы наблюдали вспышки в ближнем инфракрасном диапазоне, что позволило им отслеживать эволюцию этих четырех вспышек в мельчайших подробностях.
Их наблюдения совпали с прохождением TRAPPIST-1b, f и g перед их звездой (так называемым транзитом), что позволило им изучить взаимодействие между вспышками и атмосферами планет. Исследователи также разработали математический метод, позволяющий отделить около 80% света, производимого этими вспышками, от обычного излучения звезды. Хотя это не внесло поправку на 100% вспышечной активности TRAPPIST-1, результаты команды демонстрируют, как астрофизики могут собирать более четкие и точные данные о семи планетах TRAPPIST-1 – и других красных карликах, находящихся ближе к нашей Солнечной системе.
«Есть лишь несколько звездных систем, где у нас есть возможность искать такого рода атмосферу», — сказал Ховардс. «Каждая из этих планет поистине драгоценна. Если не учитывать вспышки, вы можете обнаружить в атмосфере молекулы, которых на самом деле там нет, или неправильно определить количество материала в атмосфере».
Эти результаты не единственные, предоставленные JWST, они включают недавнее исследование, проведенное Оливией Лим и международной командой TRAPPIST-1b. Для этого исследования Лим и ее коллеги изучили первые спектры системы, полученные Уэббом, которые не обнаружили никаких следов атмосферы вокруг TRAPPIST-1b. Достаточно скоро астрономы, вероятно, смогут поделиться спектрами Проксимы b и других экзопланет в близлежащих системах красных карликов. Благодаря этим результатам ученые станут на шаг ближе к ответу на вопрос, который был у всех на уме с момента первого открытия этих экзопланет: «Может ли существовать жизнь?»
Дополнительная литература: CU Boulder сегодня
