Канадські астрофізики пояснили довгострокову стабільність системи TRAPPIST-1. Перші спроби змоделювати її майбутню еволюцію призводили до того, що її екзопланети почнуть стикатися один з одним вже через півмільйона років - дуже короткий проміжок за астрономічними мірками. У новій роботі автори показали, що стабільність на масштабах сотень мільйонів років можна пояснити повільною міграцією планет на сучасні орбіти і довгостроковим ланцюжком резонансів між періодами обігу шести внутрішніх планет: 2:3:4:6:9:15:24. Крім того, вчені перетворили динаміку системи на музику. Дослідження опубліковано в журналі, коротко про нього повідомляє відеоблог Thought Café.
Про відкриття чотирьох нових екзопланет у системі TRAPPIST-1 астрономи повідомили в лютому 2017 року. Всього навколо червоного карлика звертається сім планет, щонайменше три з яких знаходяться в населеній зоні - області простору, де кількості тепла від зірки достатньо для існування рідкої води на поверхні екзопланет. Кам'янисті тіла можна порівняти за своїми розмірами із Землею. Детальніше про систему можна прочитати в нашому матеріалі «Пивне братство в сузір'ї Водолія».
Орбіти планет лежать досить близько до центральної зірки системи - скажімо, рік на шостій планеті триває всього 12,3 дня. Орбіти небесних тіл відомі лише з деякою точністю, відомо, що періоди планет співвідносяться попарно майже як цілі числа - резонанси. Наприклад, резонанс 2:3 означає, що на три обороти однієї планети припадає в точності два обороти іншої планети. Автори знахідки спробували проаналізувати, наскільки стійка система TRAPPIST-1. Дослідники провели величезну кількість моделювань з різними початковими умовами, що підходять під експериментальні дані - в більшості комп'ютерних експериментів планети починали стикатися за час близько півмільйона років.
Вік зірки TRAPPIST-1, за деякими оцінками, становить кілька мільярдів років. Це в кілька разів більше часу динамічної стійкості подібної системи. Астрономи відзначають, що це дуже малоймовірна подія - відкрити систему в короткоживучому перехідному стані. Тому повинні існувати будь-які фактори, що збільшують її стабільність. Серед них автори відкриття назвали придушення ексцентричності орбіт планет.
Автори нової роботи використовували інший підхід до дослідження стабільності системи. Вчені шукали найбільш ймовірні конфігурації, які могли виникнути з протопланетного диска TRAPPIST-1. Виявилося, що вони мають набагато більший час життя, ніж випадкові початкові умови в оригінальній роботі - щонайменше на два порядки.
Вирішальну роль у стабільності системи відіграє ланцюжок резонансів. Подібні резонанси зустрічаються в Сонячній системі - серед супутників Юпітера, між Нептуном і Плутоном, в кільцях Сатурна і в інших об'єктах. Вважається, що резонансні орбіти - найбільш стійкі. У разі TRAPPIST-1 спостерігається цілий ланцюжок резонансів, який, за словами авторів, виник природним шляхом при повільній еволюції протопланетної хмари.
Даними моделювання скористався астрофізик Метт Руссо. Вчений візуалізував і створив аудіозапис, що показує резонанс у системі TRAPPIST-1. Запис влаштовано наступним чином. Коли екзопланета здійснює транзит перед зіркою, грає нота, частота якої пов'язана з періодом поводження небесного тіла. Коли дві планети зближуються - звучить удар в барабан. Крім того, у записі використовуються дані про зміни в яскравості зірки. Прослухати запис можна тут.
Раніше астрофізичними даними для створення музики скористався турецький фізик Бурак Улаш, який записав п'єсу для Y Жирафа і фортепіано. У її основі лежать гравітаційні коливання одного з компонентів у подвійній системі зірки. Перетворити на музику можна і дані експериментів на фізиці елементарних частинок - наприклад, з даних зіткнень в БАК було створено онлайн-радіо, а співробітник CMS перетворив на важкий метал дані, використані у відкритті бозона Хіггса.