TRAPPIST-1 pod lupou: V extrémním systému platí pro měsíce přísná pravidla
Nové simulace ukazují, že planety systému TRAPPIST-1 by mohly mít vlastní měsíce – jen nesmí být moc velké a musejí obíhat velmi blízko svých „mateřských“ planet.
Přibližně 40 světelných let od Země se nachází červený trpaslík TRAPPIST-1, který hostí jeden z nejkompaktnějších planetárních systémů, jaký astronomové až doposud objevili. Tohoto mimořádně chladného červeného trpaslíka, obíhá celkem 7 exoplanet, které jsou až překvapivě podobné Zemi, přinejmenším svou velikostí a hmotností.
Pokud víme, tři z těchto exoplanet obíhají v obyvatelné zóně dotyčné hvězdy, i když není jasné, na kolik reálně obyvatelné vlastně jsou. Další otázku, která vzbuzuje zájem astronomů je, zda by některá z planet systému TRAPPIST-1 mohla mít vlastní měsíc.
Měsíce v systému TRAPPIST-1
Nový výzkum astronomů Shubhama Deye a Seana Raymonda naznačuje, že odpověď zní ano – ale s důležitými omezeními. Planety systému TRAPPIST-1 teoreticky mohou mít měsíce, za předpokladu, že se na své orbitě nebudou příliš vzdalovat od „mateřské“ planety a nebudou příliš velké.
Badatelé spustili tisíce počítačových simulací, v nichž testovali rozmanité uspořádání měsíců na oběžných drahách kolem planet. Začali s izolovanými planetami, kolem nichž obíhalo vždy 100 měsíců na oběžných drahách, a pak simulovaný systém skládali dohromady tak, aby odpovídal reálné situaci v systému TRAPPIST-1. Výsledky svých simulací vědci popisují v doposud nerecenzované studii uveřejněné na preprintovém serveru arXiv.
Gravitační hodinový strojek
Výsledky odpovídaly očekáváním: stabilní oblast pro měsíce sahala od Rocheovy meze až přibližně k polovině Hillovy sféry, tedy prostoru, kde ještě gravitační vliv planety převažuje nad vlivem hvězdy. To ale není vše…
Sedm planet tohoto systému je uzamčeno v přesné rezonanční konfiguraci – připomínají gravitační hodinový mechanismus, v němž se navzájem neustále ovlivňují. Když výzkumníci do simulací zahrnuli i sousední planety, situace se změnila.
Gravitační rušení od okolních světů zmenšilo oblast, kde mohou měsíce dlouhodobě existovat. Nejvýraznější efekt se projevil u vnitřní planety TRAPPIST-1 b a u planety TRAPPIST-1 e, která se nachází v obyvatelné zóně. V plném sedmiplanetárním modelu se vnější hranice stability smrskla na zhruba 40–45 % Hillovy sféry.
Nejde o nic dramatického, neboť jednotlivé planety mají na měsíce jen slabý vliv. Součet všech gravitačních tahů ale vytváří jakýsi rezonanční tlak, který bezpečný prostor postupně „stlačuje“. Přesto je u zkoumaných exoplanet systému TRAPPIST-1 pro měsíce dostatek místa – pokud obíhají dostatečně blízko své planety.
Problém velikosti
Další klíčovou roli hrají slapové síly. Ty způsobují, že větší měsíce by během miliard let měly tendenci klesat směrem k planetě, až by se s ní nakonec srazily. Výpočty Deye a Raymonda ukazují, že dlouhodobě stabilní mohou být pouze velmi malé měsíce, s hmotností menší než jedna desetimiliontina hmotnosti Země (0,00001 %). Pro srovnání hmotnost našeho Měsíce dosahuje zhruba 1,2 % hmotnosti Země. O něco hmotnější souputníky by dokázaly udržet jen vnější planety.
Zda nějaké měsíce v systému TRAPPIST-1 skutečně existují vědci zatím netuší. Současné pozorovací metody jsou na detekci tak malých a blízkých objektů krátké. Studie však jasně ukazuje, že extrémně kompaktní a rezonantní uspořádání systému TRAPPIST-1 přítomnost měsíců nevylučuje. Jen pro ně klade přísné podmínky: musí být malé a musí se držet blízko své mateřské planety.
