Семь планет размером с Землю обращаются вокруг звезды TRAPPIST-1 в почти идеальном орбитальном резонансе, и в новой работе американские и европейские ученые попытались использовать эти гармонические соотношения для определения того, насколько «жестокому обращению» подвергались эти планеты в их «младенческие» годы.

В новом исследовании Шон Рэймонд (Sean Raymond) из Университета Бордо, Франция, вместе с международными коллегами использовали компьютерное моделирование процессов позднего этапа бомбардировки планет в системе TRAPPIST-1 для расчета предельной интенсивности столкновений в системе, при которой остается допустимым формирование орбитального резонанса.

Родительская звезда системы TRAPPIST-1, расположенной на расстоянии примерно в 40 световых лет от нас, намного меньше по размерам, чем наше Солнце, и имеет существенно более низкую температуру. Планеты этой системы были названы в алфавитном порядке от b до h, в очередности увеличения их расстояния от звезды. Время, необходимое для совершения одного полного оборота вокруг звезды – эквивалент одного года на Земле – составляет 1,5 суток для планеты b и 19 суток для планеты h. Примечательно, что их орбитальные периоды формируют почти идеальные соотношения, резонансную организацию, напоминающую гармонию музыкальных нот. Например, на каждые 8 лет на планете b приходится 5 лет на планете c, три года на планете d, два года на планете e и так далее.

Планеты растут из протопланетных дисков из газа и пыли, окружающих вновь сформированные звезды. Эти диски существуют на протяжении всего лишь нескольких миллионов лет, а проведенные ранее командой Рэймонда исследования показали, что резонансные цепочки планет, подобных планетам системы TRAPPIST-1, формируются, когда молодые планеты мигрируют ближе к звезде перед исчезновением диска. Основной вывод из этих рассуждений состоит в том, что планеты системы TRAPPIST-1 сформировались быстро, примерно за одну десятую от времени, потребовавшегося на формирование Земли в Солнечной системе.

«Если планеты формируются рано и имеют малые размеры, близкие к размерам Луны или Марса, они не могут аккрецировать большое количество газа из диска, — сказал соавтор Радждип Дасгупта (Rajdeep Dasgupta) из Университета Райса, США. – Такие планеты имеют меньше возможностей получить необходимые для жизни летучие элементы, в том числе воду, в результате поздних бомбардировок».

Исследователи также отметили, что полученные ими результаты имеют значение не только для систем экзопланет, демонстрирующих в настоящее время орбитальные резонансы, но также для таких систем, в которых в настоящее время орбитальные резонансы отсутствуют – поскольку, согласно теории, многие планетные системы могли в ходе своей эволюции проходить через этап формирования орбитальных резонансов.