TRAPPIST-1

Characteristics
Evolutionary stage, Main sequence
Spectral type, M8V
Apparent magnitude (R)
Apparent magnitude (I)
Apparent magnitude (J)
Apparent magnitude (H)
Apparent magnitude (K)
V−R, 2.332
R−I, 2.442
J−H, 0.636
J−K, 1.058
1 Откритие
Ѕвездата која денес е позната како TRAPPIST-1, била откриена во 1999 година од астрономот Џон Гизис и неговите колеги за време на истражување на блиски ултра-студени џуџести ѕвезди. Се појавила во примерокот C од испитуваните ѕвезди, кој бил добиен во јуни 1999 година. Објавувањето на откритието се случило во 2000 година. Името е наводот на проектот „Transiting Planets and PlanetesImals Small Telescope“ (TRAPPIST) или во превод „''Мал телескоп за Премински планети и планетезимали''“ кој ги открил првите две вонсончеви планети околу ѕвездата.
Нејзиниот планетарен систем бил откриен од тим предводен од Михаел Гилон, белгиски астроном на Универзитетот во Лиеж, во 2016 година за време на набљудувањата направени во опсерваторијата „Ла Сила“, Чиле, користејќи го телескопот TRAPPIST. Откритието се заснова на аномалии во светлинските кривини измерени со телескопот во 2015 година. Тие првично биле толкувани како укажување на постоење на три планети. Во 2016 година, одделни набљудувања откриле дека третата планета се всушност повеќекратни планети. Вселенските телескопи и опсерватории биле вселенскиот телескоп „Спицер“; копнениот TRAPPIST и TRAPPIST-North во опсерваторијата Укајмеден, Мароко; Јужноафриканска астрономска опсерваторија; и телескопите „Ливерпул“ и телескопите Вилијам Хершел во Шпанија.
Набљудувањата на TRAPPIST-1 се сметаат за едни од најважните истражувачки наоди на вселенскиот телескоп „Спицер“. Надополнување на наодите биле набљудувањата на телескопот на Хималаите „Чандра“, Инфрацрвениот телескоп на Обединетото Кралство и Многу голем телескоп. Оттогаш, истражувањата го потврдиле постоењето на најмалку седум планети во системот, чии орбити се пресметани со помош на мерењата од телескопите „Спицер“ и „Кеплер“. Некои новински извештаи погрешно го припишуваат откривањето на планетите TRAPPIST-1 на НАСА; всушност проектот TRAPPIST што довел до нивното откритие добил финансирање и од НАСА и од Европскиот совет за истражување на Европската Унија (ЕУ).
2 Опис
TRAPPIST-1 се наоѓа во соѕвездието Водолија, пет степени јужно од небесниот екватор. Таа е релативно блиска ѕвезда која се наоѓа на светлосни години од Земјата, со големо сопствено движење и без придружни ѕвезди.
Тоа е црвено џуџе од спектрална класа M , што значи дека е релативно мало и студено. Со полупречник од 12% од Сонцето, TRAPPIST-1 е само малку поголемо од планетата Јупитер (иако многу помасивна). Нејзината маса е приближно 9% од масата на Сонцето, што е доволно за да се овозможи јадрено соединување. Густината на TRAPPIST-1 е невообичаено мала за црвено џуџе. Има ниска делотворна температура од правејќи ја, според податоци од 2002 година, најстудената позната ѕвезда која е домаќин на планети. TRAPPIST-1 е доволно студена за да се формираат кондензати во нејзината фотосфера; тие се откриени преку поларизацијата што ја предизвикуваат во нејзиното зрачење за време на преминот на нејзините планети.
Нема докази дека има ѕвезден циклус. Нејзината сјајност, емитирана главно како инфрацрвено зрачење, е околу 0,055% онаа на Сонцето. Мерењата со мала прецизност од сателитот XMM-Њутн и други објекти покажуваат дека ѕвездата емитува слабо зрачење на кратки бранови должини како што се рендгенските зраци и ултравиолетовото зрачење. Нема емисии на радио бранови што може да се детектираат.
2.1 Период на вртење и возраст
Мерењата на вртењето на TRAPPIST-1 дале период од 3,3 дена; се смета дека претходните мерења од 1,4 дена биле предизвикани од промените во распределбата на нејзините ѕвездени дамки. Нејзината вртежна оска може да биде малку поместена од онаа на нејзините планети.
Користејќи комбинација на техники, староста на TRAPPIST-1 е проценета на околу милијарди години, што ја прави постара од Сончевиот Систем, кој е стар околу милијарди години. Се очекува да блесне за десет трилиони години - околу 700 пати подолго од сегашната возраст на вселената – додека Сонцето ќе снема водород и ќе ја напушти главната низа за неколку милијарди години.
2.2 Активност
Фотосферични карактеристики биле откриени на TRAPPIST-1. Вселенските телескопи „Кеплер“ и „Спицер“ забележале можни сјајни точки, кои може да бидат факули, иако некои од нив можеби се премногу големи за да се квалификуваат како такви. Светлите дамки се во сооднос со појавата на некои ѕвездени блесоци.
Ѕвездата има силно магнетно поле со среден интензитет од околу 600 гауси. Магнетното поле поттикнува висока хромосферска активност и може да биде способно да ги зароби короналните масовни исфрлања.
Според Гарафо и неговите соработници (2017), TRAPPIST-1 губи околу 3×10<sup>−14</sup> сончеви маси годишно од ѕвездениот ветер, стапка која е околу 1,5 пати поголема од онаа на Сонцето. Донг и неговите соработници (2018) ги симулирале набљудуваните својства на TRAPPIST-1 со загуба на маса од 4.1×10<sup>−15</sup> сончеви маси годишно. Симулациите за проценка на загубата на маса се комплицирани бидејќи, од 2019 година, поголемиот број параметри што управуваат со ѕвездениот ветер на TRAPPIST-1 не се познати од директното набљудување.
3 Планетарен систем
TRAPPIST-1 орбитира од седум планети, означени како TRAPPIST-1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g и 1h по азбучен ред што излегуваат од ѕвездата. Овие планети имаат орбитални периоди кои се движат од 1,5 до 19 денови, на растојанија од 0,011-0,059 астрономски единици (1,700,000-8,900,000 километри).
Сите планети се многу поблиску до нивната ѕвезда отколку Меркур до Сонцето, што го прави системот TRAPPIST-1 многу компактен. Крал и неговите соработници (2018) не откриле никакви комети околу TRAPPIST-1, и Марино и неговите соработници (2020) не пронашле докази за Кајперовиот Појас, иако не е сигурно дали појас сличен на Сончевиот Систем околу TRAPPIST-1 би можел да се набљудува од Земјата. Набљудувањата со големата милиметарска низа „Атакама“ не откриле докази за околуѕвездена прашина.
Наклонетоста на планетарните орбити во однос на еклиптиката на системот се помали од 0,1 степени, што го прави TRAPPIST-1 најрамниот планетарен систем во Архивата за вонсончеви планети на НАСА. Орбитите се многу кружни, со минимално занесување и се добро усогласени со оската на вртење на TRAPPIST-1. Планетите орбитираат во иста рамнина и, од перспектива на Сончевиот Систем, преминуваат со TRAPPIST-1 за време на нивната орбита и често минуваат една пред друга.
3.1 Големина и состав
Се проценува дека полупречниците на планетите се движат помеѓу 77,5 и 112,9 % од пречникот на Земјата. Односот на масата планета/ѕвезда на системот TRAPPIST-1 наликува на односот месечина/планета на гасните џинови на Сончевиот Систем.
Се очекува планетите на TRAPPIST-1 да имаат композиции кои наликуваат една на друга како и на Земјата. Проценетата густина на планетите е помала од земјината што може да значи дека тие имаат големи количини на испарливи хемикалии. Алтернативно, нивните јадра може да бидат помали од она на Земјата и затоа тие може да бидат земјовидни планети со помалку железо од она на Земјата, да вклучуваат големи количини на елементи освен железо, или нивното железо може да постои во оксидирана форма наместо како јадро. Нивната густина е премногу ниска за составот на чист магнезиум силикат, бара присуство на соединенија со помала густина како што е водата. Планетите b, d, f, g и h се очекува да содржат големи количини испарливи хемикалии. Планетите може да имаат длабоки атмосфери и океани и да содржат огромни количества мраз. На постудените планети ќе се формираат подповршински океани, закопани под ледените школки. Можни се неколку композиции со оглед на големите несигурности во нивните густини. Фотосферските карактеристики на ѕвездата може да внесат неточности во мерењата на својствата на планетите на TRAPPIST-1, вклучувајќи ја и нивната густина која е проценета за 8 проценти, и неточни проценки за нивната содржина на вода.
3.2 Резонанца, плима и осека
Планетите се во орбитална резонанца. Времетраењето на нивните орбити има сооднос од 8:5, 5:3, 3:2, 3:2, 4:3 и 3:2 помеѓу соседните парови на планети, и секое множество од три е во Лапласова резонанца. Симулациите покажале дека таквите резонанции можат да останат стабилни во текот на милијарди години, но дека нивната стабилност е силно зависна од почетните услови. Голем број на конфигурации стануваат нестабилни по помалку од милион години. Резонанците ја подобруваат размената на моментот на импулсот помеѓу планетите, што резултира со мерливи варијации – порано или подоцна – во нивните премински времиња пред TRAPPIST-1. Овие варијации даваат информации за планетарниот систем, како што се масите на планетите, кога други техники не се достапни. Резонансите и близината до ѕвездата домаќин довеле до споредби помеѓу системот TRAPPIST-1 и галилеевите месечини на Јупитер. Кеплер-223 е уште еден вонсончев систем со долга резонанца слична на TRAPPIST-1.
Меѓусебните заемни дејства на планетите би можеле да ги спречат да достигнат целосна синхронизација, што би имало важни последици за климата на планетите. Овие последици би можеле да принудат периодични или епизодни целосни вртења на површините на планетите во однос на ѕвездата во временски размери од неколку Земјини години. Винсон, Тамајо и Хансен (2019) откриле дека планетите TRAPPIST-1d, e и f најверојатно имаат хаотични вртежи поради меѓусебните заемни дејствија, спречувајќи ги да се синхронизираат со нивната ѕвезда. Недостатокот на синхронизација потенцијално ги прави планетите попогодни за живеење. Други процеси кои можат да го спречат синхроното вртење се вртежните моменти предизвикани од стабилна елипсовидна деформација на планетите, што би им овозможило да влезат во резонанца 3:2.
Блискоста на планетите до TRAPPIST-1 резултира со плимни взаемни дејствија посилни од оние на Земјата. Сите планети достигнале рамнотежа со бавни планетарни вртења и синхроно вртење, што може да доведе до синхронизација на вртењето на планетата со нејзината револуција околу нејзината ѕвезда.
Планетите најверојатно ќе претрпат значително плимско загревање поради деформациите кои произлегуваат од нивните орбитални ексцентрицитети и гравитационите заемни дејствија една со друга. Таквото загревање би го олеснило вулканизмот и дегасирањето особено на највнатрешните планети, а дегасирањето го олеснува создавањето на атмосфери. Според Лугер и неговите соработници (2017), плимното загревање на четирите највнатрешни планети се очекува да биде поголемо од внатрешниот топлински флукс на Земјата. За надворешните планети, Квик и неговите соработници (2020) забележале дека нивното плимско загревање може да биде споредливо со она во телата на Сончевиот Систем како Европа, Енцелад и Тритон, и може да биде доволно за да се поттикне забележливата криовулканска активност.
Плимното загревање може да влијае на температурите на ноќните страни и студените области каде што може да се заробат испарливи материи и се очекува да се акумулираат гасови; тоа исто така би влијаело на својствата на сите подповршински океани каде што би можеле да се појават криовулканизам, вулканизам и хидротоплинско проветрување . Понатаму може да биде доволно да се стопат обвивките на четирите највнатрешни планети, целосно или делумно, што потенцијално формирајќи подповршински океани со магма. Овој извор на топлина е веројатно доминантен над радиоактивното распаѓање, и двете имаат значителни несигурности и се значително помали од добиеното зрачење на ѕвездите. Интензивните плими би можеле да ја скршат кората на планетите дури и доколку тие не се доволно силни за да предизвикаат почеток на тектониката на плочите. Плимата и осеката може да се појават и во планетарните атмосфери.
3.3 Небо и влијание на ѕвездената светлина
Бидејќи најголемиот дел од зрачењето на TRAPPIST-1 е во инфрацрвеното подрајче, може да има многу малку видлива светлина на површините на планетите; Амори Трио, еден од ко-откривачите на системот, изјавил дека небото никогаш нема да биде посјајно од небото на Земјата на зајдисонце и само малку посјајно од ноќта со полна месечина. Занемарувајќи ги атмосферските ефекти, осветлувањето би било портокалово-црвено. Сите планети би биле видливи една од друга и, во многу случаи, би изгледале поголеми од земјината Месечина на небото на Земјата; набљудувачите на TRAPPIST-1e, f и g, сепак, никогаш не можеле да доживеат целосно затемнување на ѕвездите. Претпоставувајќи го постоењето на атмосфери, зрачењето на ѕвездата со долга бранова должина би се впила во поголем степен од вода и јаглерод диоксид отколку сончевата светлина на Земјата; тоа, исто така, би било помалку расеано од атмосферата и помалку одбивно од мразот, иако развојот на високоодбивен хидрохалитен мраз може да го негира овој ефект. Истата количина на зрачење резултира со потопла планета во споредба со зрачењето слично на Сонцето; повеќе зрачење би се добило од горната атмосфера на планетите отколку од долните слоеви, правејќи ја атмосферата постабилна и помалку подложна на струење.
3.4 Животопогоден појас
За слаба ѕвезда како TRAPPIST-1, животопогодниот појас се наоѓа поблиску до ѕвездата отколку до Сонцето. Три или четири планети може да се наоѓаат во животопогодниот појас; тие се , и ; или , и . Според податоци од 2017 година, ова е најголемиот познат број на планети во животопогодниот појас на која било позната ѕвезда или ѕвезден систем. Присуството на течна вода на која било од планетите зависи од неколку други фактори, како што се албедо (рефлексивност), присуство на атмосфера и каков било ефект на стаклена градина. Тешко е да се ограничат површинските услови без подобро познавање на атмосферата на планетите. Синхроно вртежната планета можеби нема целосно да се замрзне доколку прими премалку зрачење од својата ѕвезда бидејќи дневната страна може да биде доволно загреана за да го запре напредокот на глацијацијата. Други фактори за појава на течна вода вклучуваат присуство на океани и вегетација; рефлектирачките својства на површината на земјата; конфигурацијата на континентите и океаните; присуство на облаци; и динамиката на морскиот мраз. Ефектите од вулканската активност може да го прошират животопогодниот појас на системот до TRAPPIST-1h. Дури и доколку надворешните планети се премногу студени за да бидат погодни за живеење, тие може да имаат подповршински океани покриени со мраз во кои може да има живот.
Интензивното екстремно ултравиолетово и рендгенско зрачење може да ја подели водата на нејзините составни делови од водород и кислород и да ја загрее горната атмосфера додека не побегнаат од планетата. Се сметало дека ова било особено важно во почетокот на историјата на ѕвездата, кога зрачењето било поинтензивно и можело да ја загрее водата на секоја планета до нејзината точка на вриење. Се верува дека овој процес ја отстранил водата од Венера. Во случајот на TRAPPIST-1, различни иследувања со различни претпоставки за кинетиката, енергетиката и емисиите на ултравиолетовото зрачење дошле до различни заклучоци за тоа дали некоја планета TRAPPIST-1 може да задржи значителни количини вода. Бидејќи планетите најверојатно се синхронизирани со нивната ѕвезда домаќин, секоја присутна вода би можела да се зароби на ноќните страни на планетите и би била недостапна за живот, освен доколку пренесувањето на топлина преку атмосферата или плимното загревање не се доволно интензивни за да се стопи мразот.
Во системот TRAPPIST-1 не биле откриени месечини со големина споредлива со Земјата, и тие се малку веројатни во толку густо збиен планетарен систем. Тоа е затоа што месечините најверојатно или би биле уништени од гравитацијата на нивната планета откако ќе влезат во нивната Рошова граница или ќе бидат одземени од планетата оставајќи ја нивата Хилова сфера Иако се појавуваат планетите TRAPPIST-1 во анализата на потенцијалните домаќини на вонсончева месечината, тие не се појавуваат во списокот на вонсончеви планети во животопогодниот појас кои би можеле да бидат домаќини на месечина барем едно Хаблово време, временска рамка малку подолга од сегашната возраст на вселената. И покрај овие фактори, можно е планетите да бидат домаќини на месечини.
3.5 Магнетни ефекти
Планетите на TRAPPIST-1 се очекува да бидат во рамките на Алфвеновата површина на нивната ѕвезда домаќин, областа околу ѕвездата во која која било планета директно магнетно ќе комуницира со короната на ѕвездата, веројатно дестабилизирајќи ја атмосферата што ја има планетата. Ѕвездените енергетски честички нема да создадат значителна опасност од радијација за организмите на планетите TRAPPIST-1 доколку атмосферите достигнат притисок од околу бар. Проценките на флуксот на зрачење имаат значителни несигурности поради недостатокот на знаење за структурата на магнетното поле на TRAPPIST-1. Индукциското загревање од временските променливи електрични и магнетни полиња на ѕвездата може да се појави на нејзините планети но тоа нема да има значителен придонес во нивната енергетска рамнотежа и е многу надминато со плимното загревање.
3.6 Историја на формирање
Планетите TRAPPIST-1 најверојатно се формирале подалеку од ѕвездата и мигрирале навнатре, иако е можно да се формирале на нивните денешни местоположби. Според најпопуларната теорија за формирањето на планетите TRAPPIST-1 (Ормел и неговите соработници (2017)), планетите се формирале кога нестабилноста на проток на линијата вода-мраз довел доформирање на претходни тела, кои акумулирале дополнителни фрагменти и мигрирале навнатре, што на крајот довело до појава на планети. Миграцијата можеби првично била брза, а подоцна забавена, и плимните ефекти може дополнително да влијаеле на процесите на формирање. Распределбата на фрагментите би ја контролирала конечната маса на планетите, која би се состоела од приближно 10% вода во согласност со набљудувачките заклучоци. Резонантните ланци на планети како оние на TRAPPIST-1 обично стануваат нестабилни кога гасниот диск од кој настанале се распаѓа, но во овој случај, планетите останале во резонанција. Резонанцата можеби била или присутна од формирањето на системот и била зачувана кога планетите истовремено се движеле навнатре, или можеби се формирала подоцна кога планетите кои мигрираат навнатре се акумулирале на надворешниот раб на гасниот диск и комуницирале една со друга. Планетите кои мигрираат навнатре ќе содржат значителни количини вода – премногу за целосно да избегаат – додека планетите кои се формирале на нивната денешна местоположба најверојатно ќе ја изгубат целата вода. Според Флок и неговите соработници (2019), орбиталното растојание на највнатрешната планета TRAPPIST-1b е во согласност со очекуваниот полупречник на планетата што се движи навнатре околу ѕвезда која била за еден ред по светлина посветла во минатото, и со празнината во протопланетарен диск создаден од магнетното поле на TRAPPIST-1. Алтернативно, TRAPPIST-1h може да се формирал во или блиску до неговата моментална местоположба.
Присуството на други тела и планетезимали во почетокот на историјата на системот би ја дестабилизирало резонанцијата на планетите TRAPPIST-1 доколку телата биле доволно масивни. Рејмонд и неговите соработници (2021) заклучиле дека планетите TRAPPIST-1 се собрале за 1-2 милиони години, по кое време се насобрала мала дополнителна маса. Ова би ја ограничило секоја доцна испорака на вода до планетите и исто така покажува дека планетите го исчистиле соседството од каков било дополнителен материјал. Недостатокот на судирни џиновски настани (брзото формирање на планетите брзо би го исцрпило предпланетарниот материјал) ќе им помогне на планетите да ги зачуваат своите испарливи материјали, единствено откако ќе заврши процесот на формирање на планетите.
Поради комбинацијата на високо излагање на сонце, ефектот на стаклена градина на атмосферите на водена пареа и преостанатата топлина од процесот на склопување на планетите, планетите TRAPPIST-1 најверојатно првично би имале стопени површини. На крајот, површините ќе се оладат додека океаните со магма не се зацврстат, што во случајот со TRAPPIST-1b можеби траело помеѓу неколку милијарди години или неколку милиони години. Надворешните планети тогаш би станале доволно студени за водената пареа да се кондензира.
4 Список на планети
4.1 TRAPPIST-1b
TRAPPIST-1b има полу-главна оска од 0.0115 астрономски единици (1.720.000 километри) и орбитален период од 1,51 денови. Плимно е заклучена за својата ѕвезда. Планетата е надвор од животопогодниот појас; нејзиното очекувано зрачење е повеќе од четири пати повеќе од Земјата и вселенскиот телескоп „Џејмс Веб“ (ВТЏВ) измерил температура на осветленоста од на дневната страна. TRAPPIST-1b има малку поголем измерен полупречник и маса од Земјата, но проценките за нејзината густина укажуваат дека таа не се состои исклучиво од карпи. Поради температурата на црното тело од , TRAPPIST-1b можеби имала ефект на стаклена градина сличен на оној на Венера; Набљудувањата на вселенскиот телескоп „Џејмс Веб“ покажуваат дека или воопшто нема атмосфера или речиси без CO<sub>2</sub>. Врз основа на неколку климатски модели, планетата би била исушена од ѕвездениот ветер и радијацијата на TRAPPIST-1; може брзо да го губи водородот и затоа секоја атмосфера во која доминира водород. Водата, доколку постои, би можела да опстојува единствено во одредени поставки на планетата, чија површинска температура би можела да биде висока до , со што TRAPPIST-1b е кандидат за магматска океанска планета. Според набљудувањата на вселенскиот телескоп „Џејмс Веб“, планетата има албедо од околу нула.
4.2 TRAPPIST-1c
TRAPPIST-1c има полуглавна оска од 0.0158 АЕ (2,360,000 километри) и орбитира околу својата ѕвезда на секои 2,42 земјини денови. Доволно е блиску до TRAPPIST-1 за да биде плимно заклучена. Набљудувањата на вселенскиот телескоп „Џејмс Веб“ го отфрлиле постоењето на атмосфери богати со CO<sub>2</sub>, атмосфери слични на Венера, но можни се атмосфери богати со водена пареа или кислород или сценарија без атмосфера. Овие податоци покажуваат дека во однос на Земјата или Венера, TRAPPIST-1 c има помала содржина на јаглерод. TRAPPIST-1c е надвор од животопогодниот појас бидејќи прима околу двојно повеќе ѕвездено зрачење од Земјата и затоа или има или имала ефект на бегање на стаклена градина. Врз основа на неколку климатски модели, планетата би била исушена од ѕвездениот ветер и радијацијата на TRAPPIST-1. TRAPPIST-1c можела да прими вода само во одредени поставки на нејзината површина. Набљудувањата во 2017 година покажале дека нема водород кој се ослободува, но набљудувањата на вселенскиот телескоп „Хабл“ во 2020 година покажале дека водородот може да се ослободува со брзина од 1.4×10<sup>7</sup> g/s.
4.3 TRAPPIST-1d
TRAPPIST-1d има полуглавна оска од 0.022 АЕ (3,300,000 километри) и орбитален период од 4,05 земјини денови. Таа е помасивна, но помалку густа од Марс. Врз основа на флуидни динамички аргументи, се очекува TRAPPIST-1d да има слаби температурни градиенти на нејзината површина доколку е плимно заклучена, и може да има значително различна стратосферска динамика од онаа на Земјата. Неколку климатски модели сугерираат дека планетата можеби или не била исушена од ѕвездениот ветер и радијацијата на TRAPPIST-1; проценките на густината, доколку се потврдат, покажуваат дека не е доволно густа за да се состои само од карпи. Моменталната состојба на TRAPPIST-1d зависи од нејзиното вртење и климатските фактори како што се повратните информации од облакот; таа е блиску до внатрешниот раб на животопогодниот појас, но постоењето или на течна вода или алтернативно на ефектот на бегање на стаклена градина (кој би го направил непогоден за живеење) зависи од деталните атмосферски услови. Водата би можела да опстојува во одредени слоеви на планетата.
TRAPPIST-1e има полуглавна оска од 0.029 АЕ (4,300,000 километри) и орбитира околу својата ѕвезда на секои 6,10 земјини денови. Има густина слична на онаа на Земјата. Врз основа на неколку климатски модели, планетата е најверојатната од системот која ја задржала својата вода, и најверојатно да има течна вода за многу климатски состојби. Наменски проект за климатски модел наречен TRAPPIST-1 Habitable Atmosphere Intercomparison (THAI) започнал со проучување на нејзините потенцијални климатски состојби. Врз основа на набљудувањата на нејзините емисии на зрачење Лајман-алфа, TRAPPIST-1e може да губи водород со брзина од 0.6×10<sup>7</sup> g/s.
TRAPPIST-1e е во споредлива местоположба во животопогодниот појас со онаа на Проксима Кентаур b, која исто така има густина слична на Земјата. TRAPPIST-1e можела да задржи маси на вода еднакви на неколку земјини океани. Умерени количини на јаглерод диоксид може да го загреат TRAPPIST-1e на температури погодни за присуство на течна вода.
4.4 TRAPPIST-1f
TRAPPIST-1g има полуглавна оска од 0.047 АЕ (7,000,000 километри) и орбитира околу својата ѕвезда на секои 12,4 земјини денови. Веројатно е премногу оддалечена од својата ѕвезда-домаќин за да одржува течна вода, наместо тоа е замрзната планета која може да биде домаќин на подземен океан. Умерени количини на CO<sub>2</sub> или внатрешна топлина од радиоактивното распаѓање и плимното загревање може да ја загреат нејзината површина до над точката на топење на водата. TRAPPIST-1g можеби задржала маси на вода еквивалентни на неколку земјини океани; проценките за густината на планетата, доколку се потврдат, покажуваат дека таа не е доволно густа за да се состои само од карпи. До половина од нејзината маса може да биде вода.
4.5 TRAPPIST-1g
TRAPPIST-1h има полуглавна оска од 0,062 АЕ (9,300,000 километри); таа е најмалку масивната позната планета на системот и орбитира околу својата ѕвезда на секои 18,9 земјини денови. Веројатно е премногу оддалечена од својата ѕвезда-домаќин за да одржува течна вода и можеби е замрзната планета, или има атмосфера на метан/азот слична на онаа на Титан. Може да биде домаќин на подземен океан. Големи количества CO<sub>2</sub>, водород или метан, или внатрешна топлина од радиоактивното распаѓање и плимното загревање, би биле потребни за да се загрее TRAPPIST-1h до точка каде што би можела да постои течна вода. TRAPPIST-1h би можела да задржи маси на вода еднакви на неколку земјини океани.
4.6 TRAPPIST-1h
TRAPPIST-1h има полуглавна оска од 0,062 АЕ (9,300,000 километри); таа е најмалку масивната позната планета на системот и орбитира околу својата ѕвезда на секои 18,9 земјини денови. Веројатно е премногу оддалечена од својата ѕвезда-домаќин за да одржува течна вода и можеби е замрзната планета, или има атмосфера на метан/азот слична на онаа на Титан. Може да биде домаќин на подземен океан. Големи количества CO<sub>2</sub>, водород или метан, или внатрешна топлина од радиоактивното распаѓање и плимното загревање, би биле потребни за да се загрее TRAPPIST-1h до точка каде што би можела да постои течна вода. TRAPPIST-1h би можела да има задржани маси на вода еднакви на неколку земјини океани.
4.7 Табела со податоци
+ Податоци за планетите на TRAPPIST-1
Планета, Маса (, Орбитален период (денови), Орбитално занесување, Наклон, Полупречник, Зрачен тек, Температура, Површинска гравитација (g), ПОРт, ПОРвп
b, 1.374, 0.01154, 1.510826, 0.00622, 89.728, 1.116, 4.153, 397.6K(124.5 ± 3.8 °C; 256.0 ± 6.8 °F), 1.102, —, —
c, 1.308, 0.01580, 2.421937, 0.00654, 89.778, 1.097, 2.214, 339.7K(66.6 ± 3.3 °C; 151.8 ± 5.9 °F), 1.086, 5:8, 5:8
d, 0.388, 0.02227, 4.049219, 0.00837, 89.896, 0.770, 1.115, 286.2K(13.1 ± 2.8 °C; 55.5 ± 5.0 °F), 0.624, 3:8, 3:5
e, 0.692, 0.02925, 6.101013, 0.00510, 89.793, 0.920, 0.646, 249.7K(−23.5 ± 2.4 °C; −10.2 ± 4.3 °F), 0.817, 1:4, 2:3
f, 1.039, 0.03849, 9.207540, 0.01007, 89.740, 1.045, 0.373, 217.7K(−55.5 ± 2.1 °C; −67.8 ± 3.8 °F), 0.951, 1:6, 2:3
g, 1.321, 0.04683, 12.352446, 0.00208, 89.742, 1.129, 0.252, 197.3K(−75.8 ± 1.9 °C; −104.5 ± 3.4 °F), 1.035, 1:8, 3:4
h, 0.326, 0.06189, 18.772866, 0.00567, 89.805, 0.775, 0.144, 171.7K(−101.5 ± 1.7 °C; −150.6 ± 3.1 °F), 0.570, 1:12, 2:3
5 Потенцијални планетарни атмосфери
Според податоци од 2023 година, постоењето на атмосфера околу TRAPPIST-1b било отфрлено од набљудувањата на вселенскиот телескоп „Џејмс Веб“, а нема докази за другите планети во системот, но не е исклучено и постоење на атмосферите и може да се открие во иднина. Надворешните планети имаат поголема веројатност да имаат атмосфери отколку внатрешните планети. Неколку испитувања симулирале како различните атмосферски сценарија би изгледале за набљудувачите и хемиските процеси кои ги поткрепуваат овие атмосферски состави. Видливоста на вонсончева планета и нејзината скала на атмосферата со обратен квадрат на полупречникот на нејзината ѕвезда домаќин.Откривање на поединечни компоненти на атмосферите - особено CO<sub>2</sub>, озон и вода – исто така би било можно, иако за различни компоненти би биле потребни различни услови и различен број на премини. Контаминација на атмосферските сигнали преку модели во ѕвездената фотосфера е дополнителна пречка за откривање.
Постоењето на атмосфери околу планетите на TRAPPIST-1 зависи од рамнотежата помеѓу количината на првично присутна атмосфера, нејзината стапка на испарување и брзината со која таа е изградена од ударите на метеоритите , дојдовни материјал од протопланетарен диск , и испуштање гасови и вулканска активност. Ударните настани може да бидат особено важни за надворешните планети бидејќи тие можат и да додаваат и отстрануваат испарливи материи; додавањето е веројатно доминантно кај најоддалечените планети каде брзините на ударот се побавни. Условите за формирање на планетите би им дале големи почетни количества испарливи материјали, вклучувајќи океани над 100 пати поголеми од оние на Земјата.
Доколку планетите се плимно заклучени на TRAPPIST-1, површините кои трајно се свртени подалеку од ѕвездата може да се изладат доволно за секоја атмосфера да замрзне на ноќната страна. Оваа замрзната атмосфера може да се рециклира преку текови слични на ледник до дневната страна со помош на плима или геотермално загревање одоздола, или може да се раздвижи од удари. Овие процеси би можеле да овозможат опстојување на атмосферата. Во атмосферата со јаглерод диоксид (CO<sub>2</sub>), мразот со јаглерод диоксид е погуст од водениот мраз, под кој има тенденција да биде закопан. Може да се формираат CO<sub>2</sub> -водни соединенија наречени клатрати . Дополнителни компликации се потенцијално бегство на повратна врска помеѓу топењето на мразот и испарувањето и ефектот на стаклена градина.
Сметачкото моделирање и набљудувањата ги ограничуваат својствата на хипотетичките атмосфери околу планетите TRAPPIST-1:
* Теоретските пресметки и набљудувањата ја отфрлиле можноста планетите TRAPPIST-1 да имаат атмосфери богати со водород или со хелиум. Егзосферите богати со водород може да се детектираат но не се со сигурност откриени, освен можеби за TRAPPIST-1b и 1c од Бурие и неговите соработници (2017).
* Атмосферите во кои доминира вода, иако предлагаат некои проценки за густината, се неверојатни за планетите бидејќи се очекува тие да бидат нестабилни во условите околу TRAPPIST-1, особено во почетокот на животот на ѕвездата. Спектралните својства на планетите покажуваат дека тие немаат атмосфера без облаци, богата со вода.
* Атмосферите во кои доминира кислород може да се формираат кога зрачењето ја дели водата на водород и кислород, а водородот бега поради неговата полесна маса. Постоењето на таква атмосфера и нејзината маса зависи од почетната водена маса, од тоа дали кислородот се извлекува од атмосферата со бегство на водород и од состојбата на површината на планетата; делумно стопената површина може да задржи доволно количество кислород за да ја отстрани атмосферата.
* Атмосферите формирани од амонијак и/или метан во близина на TRAPPIST-1 би биле уништени од зрачењето на ѕвездата со доволна брзина за брзо отстранување на атмосферата. Стапката со која се произведуваат амонијак или метан, веројатно од организми, би требало да биде значително поголема од онаа на Земјата за да се одржи таква атмосфера. Можно е развојот на органски замаглувања од фотолизата на амонијак или метан може да ги заштити преостанатите молекули од деградација предизвикана од зрачење. Дукро и неговите соработници (2020) ги толкуваат набљудувачките податоци и покажуваат дека атмосферата во која доминира метан е малку веројатна околу планетите TRAPPIST-1.
* Атмосферите во кои доминира азот се особено нестабилни во однос на атмосферското бегство, особено на највнатрешните планети, иако присуството на CO<sub>2</sub> може да го забави испарувањето. Освен доколку планетите TRAPPIST-1 првично содржеле многу повеќе азот од Земјата, тие веројатно нема да задржале таква атмосфера.
* Атмосферите во кои доминира CO<sub>2</sub> полека бегаат бидејќи CO<sub>2</sub> ефикасно зрачи со енергија и на тој начин не ја достигнува лесно брзината на бегство; на планета што синхроно се врти, сепак, CO<sub>2</sub> може да замрзне на ноќната страна на телото, особено доколку нема други гасови во атмосферата. Распаѓањето на CO<sub>2</sub> предизвикано од зрачење може да даде значителни количини на кислород, јаглерод моноксид (CO), и озон.
Теоретското моделирање од Крисансен-Тотон и Фортни (2022) сугерира дека внатрешните планети најверојатно имаат атмосфери богати со кислород и CO<sub>2</sub>. Доколку планетите имаат атмосфера, количината на врнежи, неговата форма и местоположба би се определувале со присуството и положбата на планините и океаните и периодот на вртење. Планетите во животопогодниот појас се очекува да имаат режим на атмосферско кружно движење што наликува на тропските подрачја на Земјата со главно униформни температури. Дали стакленички гасови може да се акумулираат на надворешните планети TRAPPIST-1 во доволни количини за да ги загреат до точката на топење на водата е спорно; на синхроно вртежлива планета, CO<sub>2</sub> може да замрзне и да таложи на ноќната страна, а амонијакот и метанот ќе бидат уништени од УВ зрачењето од TRAPPIST-1. Замрзнувањето на јаглерод диоксид може да се случи само на најоддалечените планети, освен доколку не се исполнети посебни услови, а другите испарливи материи не се замрзнуваат.
5.1 Стабилност
Емисијата на екстремно ултравиолетово (XUV) зрачење од ѕвезда има важно влијание врз стабилноста на атмосферата на нејзините планети, нивниот состав и населливоста на нивните површини. Тоа може да предизвика моментално отстранување на атмосферите од планетите. Атмосферското бегство предизвикано од XUV зрачење било забележано на гасните џинови. М џуџињата испуштаат големи количини на XUV зрачење; TRAPPIST-1 и Сонцето емитуваат приближно иста количина на XUV зрачење и бидејќи планетите на TRAPPIST-1 се многу поблиску до ѕвездата од Сонцето, тие добиваат многу поинтензивно зрачење. TRAPPIST-1 емитира зрачење многу подолго од Сонцето. Процесот на атмосферско бегство е моделирано главно во контекст на атмосфери богати со водород и малку квантитативни истражувања се направени за оние од други состави како што се водата и CO<sub>2</sub>.
TRAPPIST-1 има умерена до висока ѕвездена активност , и ова може да биде уште една тешкотија за опстојувањето на атмосферите и водата на планетите:
* Џуџињата од спектралната класа М имаат интензивни блесоци; TRAPPIST-1 просечно изнесува околу 0,38 блесоци дневно и четири до шест суперблесоци годишно. Ваквите блесоци би имале само мали влијанија врз атмосферските температури, но суштински би влијаеле на стабилноста и хемијата на атмосферите. Според Самара, Пацуракос и Георгулис (2021), планетите TRAPPIST-1 веројатно нема да можат да задржат атмосфери против короналните масовни исфрлања.
* Ѕвездениот ветер од TRAPPIST-1 може да има притисок 1.000 пати поголем од оној на Сонцето во орбитата на Земјата, што може да ја дестабилизира атмосферата на планетите на ѕвездата до планетата f. Притисокот би го турнал ветрот длабоко во атмосферите, олеснувајќи го губењето на водата и испарувањето на атмосферите. Бегството на ѕвездениот ветер во Сончевиот Систем е во голема мера независно од планетарните својства како што е масата, скалирање наместо тоа со флуксот на масата на ѕвездениот ветер кој влијае на планетата. Ѕвездениот ветер од TRAPPIST-1 може да ја отстрани атмосферата на неговите планети на временска скала од 100 милиони до 10 милијарди години.
* Омското загревање на атмосферата на TRAPPIST-1e, f и g изнесува 5-15 пати повеќе од загревањето од XUV зрачењето; доколку топлината ефективно се собира, може да ја дестабилизира атмосферата.
Историјата на ѕвездата влијае и на атмосферата на нејзините планети. Веднаш по нејзиното формирање, TRAPPIST-1 би била во состојба на пред главната низа, која можеби траела помеѓу стотици милиони и две милијарди години. Додека се наоѓала во оваа состојба, таа била значително посјајна отколку што е денес и интензивното зрачење на ѕвездата влијаело на атмосферата на околните планети, испарувајќи ги сите вообичаени испарливи материи како што се амонијак, CO<sub>2</sub>, сулфур диоксид и вода. Така, сите планети на системот би биле загреани во стаклената градина барем дел од нивното постоење. Зрачењето XUV би било уште поголемо за време на фазата предглавната низа.
6 Можен живот
Можеби животот е возможен во системот TRAPPIST-1, а некои од планетите на ѕвездата се сметаат за ветувачки цели за нејзино откривање. Врз основа на атмосферската стабилност, TRAPPIST-1e теоретски е планетата со најголема веројатност да има живот; веројатноста дека тоа го прави е значително помала од онаа на Земјата. Постојат низа фактори во игра:
* Поради повеќекратните заемни дејствија, се очекува планетите TRAPPIST-1 да имаат интензивни плими. Доколку се присутни океани, плимата и осеката би можеле: да доведат до алтернативни поплави и сушење на крајбрежните предели што предизвикуваат хемиски реакции кои придонесуваат за развој на животот; го фаворизираат развојот на биолошките ритми како што е циклусот ден-ноќ кој инаку не би се развивал во синхроно вртежна планета; се мешаат океаните, со што се снабдуваат и пренесуваат хранливите материи; и стимулира периодични експанзии на морските организми слични на црвените плими на Земјата.
* TRAPPIST-1 можеби нема да произведе доволно количество на зрачење за фотосинтеза за поддршка на биосфера слична на Земјата. Мулан и Бајс (2018) теоретизирале дека зрачењето од блесокот може да го зголеми фотосинтетичкиот потенцијал на TRAPPIST-1, но според Лингам и Лоеб (2019), потенцијалот сепак би бил мал.
* Поради близината на планетите TRAPPIST-1, можно е микроорганизмите обвиткани со карпи искинати од една планета можат да пристигнат на друга планета додека сè уште се остварливи во карпата, дозволувајќи животот да се шири меѓу планетите.
* Премногу УВ зрачење од ѕвезда може да ја уништи површината на планетата но премалку може да не дозволи формирање на хемиски соединенија кои предизвикуваат живот. Несоодветното производство на хидроксилни радикали со ниска ѕвездена-УВ емисија може да дозволи гасовите како јаглерод моноксид кои се отровни за повисокиот живот да се акумулираат во атмосферите на планетите. Можностите се движат од УВ флуксот од TRAPPIST-1 кој веројатно нема да биде многу поголем од оние на раната Земја – дури и во случај кога емисиите на УВ зрачење на TRAPPIST-1 се високи – да бидат доволни за уништување на планетите доколку немаат заштитна атмосфера. Од 2020 непознато е кој ефект би доминирал околу TRAPPIST-1, иако набљудувањата со вселенскиот телескоп „Кеплер“ и телескопите „Еврископ“ покажуваат дека УВ флуксот може да биде недоволен за формирање на живот или негово уништување.
* Надворешните планети во системот TRAPPIST-1 би можеле да бидат домаќини на подповршински океани слични на оние на Енкелад и Европа во Сончевиот Систем. Хемолитотрофијата, растот на организмите базирани на неоргански редуцирани соединенија, би можела да го одржи животот во таквите океани. Многу длабоките океани може да бидат непријателски на развојот на животот.
* Некои планети од системот TRAPPIST-1 можеби имаат доволно вода за целосно да ги потопат нивните површини. Доколку тоа е така, ова би имало важни ефекти врз можноста за развој на живот на планетите и на нивната клима, бидејќи временските услови би се намалиле, изгладнувајќи ги океаните од хранливи материи како фосфор, како и потенцијално да доведе до акумулација на јаглерод диоксид во нивната атмосфера.
Во 2017 година, потрагата по технопотписи кои би укажале на постоењето на мината или сегашната технологија во системот TRAPPIST-1, откриле само сигнали кои доаѓаат од Земјата. За помалку од два милениуми, Земјата ќе премине пред Сонцето од гледна точка на TRAPPIST-1, што ќе го овозможи откривање на животот на Земјата од TRAPPIST-1.
7 Прием и научно значење
7.1 Јавна реакција и културно влијание
Откривањето на планетите TRAPPIST-1 привлекло големо внимание во големите светски весници, социјалните медиуми, инттернет-телевизија имрежните местае. Од 2017 година, откривањето на TRAPPIST-1 довело до најголемиот еднодневен мрежен сообраќај до мрежното место на НАСА. НАСА започнала јавна кампања на Твитер за пронаоѓање имиња на планетите, што наишло на одговори со различна сериозност, иако за имињата на планетите ќе одлучува Меѓународниот астрономски сојуз. Динамиката на планетарниот систем TRAPPIST-1 е претставена како музика, како што се ''Trappist Transits'' на Тим Пајл, во синглот ''Trappist-1 (A Space Anthem)(Вселенска химна)'' и клавирското дело на Леа Ашер ''TRAPPIST-1''. Наводното откритие на SOS сигнал од TRAPPIST-1 била првоаприлска шега на истражувачите од високоенергетскиот стереоскопски систем во Намибија. Во 2018 година, Алдо Спадон создал giclée (дигитално уметничко дело) наречено „Планетарен систем TRAPPIST-1 гледано од вселената“. Мрежното место било посветено на системот TRAPPIST-1.
Вонсончевите планети често се прикажани во научнофанатастичните дела; книгите, стриповите и видео игрите го прикажуваат системот TRAPPIST-1, од кои најраниот е ''Терминаторот'', расказ на швајцарската авторка Лоренс Зунер објавена во академското списание кое го објавила откривањето на системот. Била организирана најмалку една конференција за да се препознаат фантастичните дела со TRAPPIST-1. Планетите се користени како основа на натпревари за научно образование и училишни проекти. Постојат мрежни места кои нудат планети слични на TRAPPIST-1 како поставки за симулации за виртуелна реалност, како што се „Exoplanet Travel Bureau“ и „Exoplanets Excursion“ – и двете од НАСА. Научната точност била точка на расправа за ваквите културни прикази на планетите TRAPPIST-1.
7.2 Научно значење
TRAPPIST-1 привлечкла бурен научен интерес. Нејзините планети се најлесно проучуваните вонсончеви планети во животопогодниот појас на нивната ѕвезда поради нивната релативна блискост, малата големина на нивната ѕвезда домаќин и затоа што од перспектива на Земјата тие често минуваат пред својата ѕвезда домаќин. Идните набљудувања со вселенски опсерватории и објекти на земја може да овозможат дополнителни увиди во нивните својства како што се густината, атмосферите и биопотписите. TRAPPIST-1 планетите се сметаат за важна цел за набљудување за вселенскиот телескоп „Џејмс Веб“ и другите телескопи во изградба; Вселенскиот телескоп „Џејмс Веб“ започнал со истражување на планетите TRAPPIST-1 во 2023 година. Заедно со откривањето на Проксима Кентаур b, откривањето на планетите TRAPPIST-1 и фактот дека три од планетите се во животопогодниот појас, довело до зголемување на изучувањата за планетарната населливост. Планетите се сметаат за прототипни за истражување на населливоста на џуџињата М. Ѕвездата е предмет на детални проучувања за нејзините различни аспекти вклучувајќи ги и можните ефекти на вегетацијата на нејзините планети; можноста за откривање океани на нејзините планети со помош на ѕвездената светлина што се рефлектира од нивните површини; можни напори за земјообликување на нејзините планети; и тешкотии со кои би се соочиле сите жители на планетите при откривањето на законот за гравитација и со меѓуѕвезденото патување.
Улогата што ја одиграла финансирањето на ЕУ во откривањето на TRAPPIST-1 е наведена како пример за важноста на проектите на ЕУ, и вклучувањето на мароканска опсерваторија како показател за улогата на арапскиот свет во науката. Оригиналните откривачи биле поврзани со универзитети кои ги опфаќаат Африка, Европа и Северна Америка, и откривањето на TRAPPIST-1 се смета за пример за важноста на соработката помеѓу опсерваториите. Тоа е исто така едно од главните астрономски откритија од чилеанските опсерватории.
7.3 Истражување
TRAPPIST-1 е премногу оддалечена од Земјата за да може луѓето да стигнат со денешната или очекуваната технологија. Дизајнот на мисијата на вселенски летала со користење на денешни ракети и гравитациони помагала би требало да поминат стотици милениуми за да стигнат до TRAPPIST-1; дури и на теоретска меѓуѕвездена сонда која патува со брзина на светлината би и требале децении за да стигне до ѕвездата. На шпекулативниот предлог Breakthrough Starshot за испраќање мали, ласерски забрзани сонди без екипаж ќе бидат потребни околу два века за да се достигне TRAPPIST-1.
8 Поврзано
* HD 10180, ѕвезда со најмалку шест познати планети и уште три кандидати за вонсончеви планети
* HD 110067, ѕвезда со шест познати планети кои сите орбитираат во ритмичка резонанца
* LHS 1140, друга ѕвезда со планетарен систем погодна за атмосферски испитувања
* Список на потенцијално населиви вонсончеви планети
* LP 890-9, уште една студена ѕвезда со планетарен систем
* Табиева Ѕвезда, уште една ѕвезда со забележителни податоци за преминот
9 Наводи
10 Дополнителна литература
***