Ученые пришли к выводу, что у планет системы TRAPPIST-1 могут быть маленькие спутники

Система TRAPPIST-1 в представлении художника во время транзита двух из семи известных планет. TRAPPIST-1 (также 2MASS J23062928-0502285 или EPIC 246199087)[9] — одиночная звезда, обладающая системой из семи планет, три из которых находятся в зоне обитаемости. Звезда расположена в созвездии Водолея на расстоянии 39,5 световых года от Солнца. Планетная система была открыта в 2016—2017 годахИсточник: NASA / JPL-Caltech / R. Hurt (IPAC)

Семь каменистых планет земного типа системы TRAPPIST-1, расположенной примерно в 40 световых годах от Земли, могли бы иметь собственные луны — но только очень маленькие и плотно прижатые к планетам-хозяйкам. К такому выводу пришли астрономы в новом исследовании, результаты которого представлены на препринт-сервере arXiv.

Что показали симуляции

Исследователи Шубхам Дей (Shubham Dey) и Шон Рэймонд (Sean Raymond) провели тысячи компьютерных симуляций, моделируя возможные орбиты лун вокруг каждой из семи планет системы TRAPPIST-1. Ученые вводили по сто виртуальных спутников для каждой планеты, размещенных от предела Роша — минимального расстояния, где гравитационные приливы разрывают лунное тело — до половины радиуса Хилла, за пределами которого гравитация звезды может «утащить» спутник.

Сравнение планет — Сравнение размеров, плотности и освещенности планет системы TRAPPIST-1 с планетами Солнечной системы. Зеленым цветом выделена зона обитаемости.Источник: https://commons.wikimedia.org/

Когда в моделях учитывали влияние соседних планет, устойчивая зона орбит сжалась. Гравитационные взаимодействия между всеми семью планетарными телами оказывают совместное влияние, сокращая область, в которой могут выжить спутники. Самые заметные эффекты, ставящие под сомнение возможность существования лун, наблюдаются у крайней внутренней планеты TRAPPIST-1 b и у четвертой по счету планеты TRAPPIST-1 e, находящейся в условно обитаемой зоне системы.

Но даже с учетом этого «резонансного сжатия» стабильные орбиты вокруг всех семи планет все еще возможны, если спутники находятся очень близко к планетам.

Почему луны должны быть маленькими

Тяжелые спутники со временем не смогут удержать безопасную дистанцию. Приливные силы постепенно замедляют скорость движения по орбите, и такие спутники рано или поздно упадут на поверхность планеты, пусть и через миллиард лет. Теоретически только луны с массой менее 10⁻⁷ массы Земли (M_⊕) способны сохранять устойчивость на протяжении жизни системы. У более удаленных от центральной звезды планет эти пределы чуть менее строги, но все равно оставляют шансы длительного существования лишь для небольших спутников.

Солнца и TRAPPIST-1 — Сравнение размеров Солнца и звезды TRAPPIST-1. Поскольку эффективная температура маленькой звезды намного ниже солнечной, она выглядит более красной.Источник: https://commons.wikimedia.org/

Значение исследования

TRAPPIST-1 давно привлекает внимание ученых как уникальная система с семью землеподобными планетами, три из которых находятся в зоне возможной обитаемости. До сих пор оставался открытым вопрос, способны ли такие плотные и резонансные системы удерживать естественные спутники. Новое исследование показывает, что это теоретически возможно, хотя современная техника еще способна такие объекты идентифицировать и наблюдать ни в одном диапазоне электромагнитного спектра.

По состоянию на сегодня ни одна «экзолуна» (спутник, вращающийся вокруг планеты вне Солнечной системы) не была подтверждена, несмотря на активные поиски и развитие косвенных методов обнаружения.

Кривые блеска звезды TRAPPIST-1 при покрытии ее планетами.Источник: https://commons.wikimedia.org/

Недавно мы сообщили, что космический телескоп «Джеймс Уэбб» обнаружил еще пять экзопланет: у двух может быть атмосфера.