Все планеты солнечной системы вращаются вокруг Солнца более или менее в одной плоскости. По сравнению с орбитой Земли, которая определяет плоскость нулевого градуса, орбитой с наибольшим углом является орбита Меркурия, наклон которой составляет 7 градусов (угол орбиты карликовой планеты Плутон составляет 17,2 градуса). Орбитальные характеристики планет устанавливаются по мере рассеивания протопланетного диска из газа и пыли, а также по мере того, как молодые планеты мигрируют в диске в ответ на их взаимное гравитационное воздействие, а также воздействие материала в диске. Поэтому астрономы признают, что орбитальный облик планетной системы отражает ее эволюционную историю.

Планетная система TRAPPIST-1 состоит из семи планет размером с Землю, вращающихся вокруг небольшой звезды (масса всего 0,09 солнечной массы) примерно в сорока световых годах от нас. Впервые система была обнаружена телескопами, а последующие наблюдения проводились с помощью камеры IRAC на Spitzer и миссии K2. К настоящему времени исследователи определили массы планет с точностью от 5 до 12% и уточнили другие свойства системы. Примечательно, что эта система на сегодняшний день является самой плоской из известных: ее разброс наклона орбит составляет всего 0,072 градуса. Эта крайняя плоскостность потенциально является очень важным ограничением для формирования и эволюции системы. Система также очень компактна, самая удаленная из ее семи планет вращается всего в 0,06 астрономических единиц от звезды (в нашей солнечной системе Меркурий вращается более чем в пять раз дальше). В такой плотно упакованной конфигурации взаимное гравитационное притяжение планет будет серьезно влиять на такие детали, как наклон орбиты.

Астрономы CfA Мэтью Хейзинг, Димитар Сасселов, Ларс Хернквист и Ана Луиза Тио Хамфри использовали 3D-компьютерное моделирование газового диска и планет для изучения ряда возможных моделей формирования, включая те, которые были предложены в предыдущих исследованиях. Зная, что газообразный протозвездный диск влияет на миграционные свойства планет, ученые также были заинтересованы в изучении того, какой могла быть минимальная масса диска для системы TRAPPIST-1. Они адаптировали компьютерный код AREPO, который в прошлом успешно использовался главным образом для космологического моделирования.

Астрономы пришли к выводу, что в соответствии с некоторыми более ранними предположениями, семь планет, вероятно, сформировались последовательно, каждая из которых первоначально находилась на расстоянии от звезды, где температура падает настолько, чтобы вода могла замерзнуть, а затем мигрирует внутрь, медленно увеличиваясь по пути и останавливаясь, когда на ее орбиту соответствующим образом влияет присутствие других планет. Требуется лишь небольшая масса диска, около 0,04 массы Солнца, и при этом модели также учитывают распределение вещества внутри диска. Новая работа демонстрирует, как моделирование планетных систем может быть использовано для вывода замечательных деталей о том, как они формировались и развивались.