Планеты системы TRAPPIST-1, обращающиеся вокруг красного карлика, долгое время рассматривались как перспективное место для поиска жизни за пределами Земли. Исследователи в течение многих лет изучали эту систему, надеясь выявить «благоприятные атмосферы» у её планет. Однако невидимое воздействие, исходящее от звезды, словно космический диверсант, постепенно разрушает надежды астрономов. Новое исследование показало, что сама звезда препятствует изучению этих миров.
В 2016 году международная группа астрономов во главе с Микаэлем Жийономом из Института астрофизики и геофизики Льежского университета в Бельгии представила ошеломляющее открытие. У красного карлика TRAPPIST-1, находящегося на расстоянии 39,5 световых лет от Земли, ученые открыли семь экзопланет размером с Землю.
Три из них — TRAPPIST-1 e, TRAPPIST-1 f, TRAPPIST-1 g — располагаются в так называемой зоне обитаемости. Таким образом, эти планеты находятся на таком удалении от своей звезды, что получают достаточно тепла для поддержания жидкой воды на поверхности – ключевого условия для существования жизни, какой мы ее знаем.
Вода, безусловно, важна, но не является единственным определяющим фактором. Не менее значима и атмосфера, в особенности плотная, которая играет ключевую роль в поддержании условий, благоприятных для жизни.
Главной целью для многих астрономов стал поиск атмосферы в планетной системе TRAPPIST-1. Однако, наличие атмосферы пока не подтверждено ни для одной из семи экзопланет. Даже наблюдения, проведенные с использованием орбитального телескопа «Джеймс Уэбб», не дали положительных результатов.
Что послужило причиной? Почему самая современная космическая обсерватория не смогла выполнить эту задачу? Она ведь уже определяла наличие атмосфер у экзопланет, находящихся на значительно больших расстояниях от системы TRAPPIST-1.
Международная группа астрономов во главе с Жюльеном де Витом из Массачусетского технологического института в США взяла на себя задачу объяснить это явление.
Анализ данных, собранных наземными и орбитальными обсерваториями в период с 2017 по 2022 год, показал, что красный карлик регулярно генерирует микровспышки. Исследования, проведенные Витом и его командой, выявили, что звезда TRAPPIST-1 практически каждый час подвергается коротким, но интенсивным всплескам радиации – микровспышкам. Несмотря на их непродолжительность, составляющую всего несколько минут, они существенно затрудняют проведение наблюдений.
Для проверки этой гипотезы команда Вита применила космический телескоп «Хаббл» и проводила наблюдения звезды в ультрафиолетовом спектре. Исследователи искали определенную длину волны, которая поглощается водородом. В случае, если экзопланеты теряют этот газ, его обширные облака способны частично затенять звездный свет во время прохождений, что могло бы оставить заметный признак в полученных данных.
Астрономы не зафиксировали поглощения. Вместо этого были отмечены необычные, непредсказуемые изменения в яркости TRAPPIST-1. Данные, полученные с телескопа «Хаббл» и разделенные на пятиминутные интервалы, показали, что звезда каждые 60 минут на короткое время – всего несколько минут – заметно увеличивает свою светимость. Причиной этих всплесков стали микровспышки – внезапные выбросы энергии, напоминающие солнечные вспышки, но происходящие гораздо чаще.
Вспышки представляют собой серьезную проблему для проведения точных измерений. Они вносят в звездный сигнал случайные помехи, которые затрудняют выявление незначительных колебаний света, возникающих при прохождении через атмосферы экзопланет. В результате не удается получить требуемый спектральный сигнал.
TRAPPIST-1 — это тусклый красный карлик. Для сбора достаточного количества света от звезды требуются длительные наблюдения. Однако звездные вспышки значительно усложняют получение достоверных данных. Жюльен де Вит отметил, что даже после проведения большого количества наблюдений до сих пор не представляется возможным с уверенностью утверждать о наличии атмосферы у экзопланет системы TRAPPIST-1.
Исследователи углубили анализ и определили возможный вред, наносимый экзопланетам вспышками. Согласно расчетам, на потенциально обитаемой экзопланете TRAPPIST-1 b, каждые миллион лет может теряться такое количество водорода, что эквивалентно объему воды в тысяче океанов Земли. Это объясняет отсутствие атмосферы у этой планеты.
По мнению авторов научной работы, опубликованной на сайте электронного архива научных статей и препринтов Корнеллского университета, активность TRAPPIST-1 оказалась гораздо выше, чем ожидали.