Орбиты планет в системе TRAPPIST-1 мало наклонены к звездному экватору

Наклонение экватора звезды TRAPPIST-1 к средней плоскости орбит планет составило -2°.

Владислава Ананьева

Наклонением планеты называют угол между осью вращения звезды и нормалью к плоскости орбиты планеты. Этот угол может принимать самые разные значения. В Солнечной системе Солнце наклонено к эклиптике (плоскости земной орбиты) на 7°, однако известны системы, в которых орбиты планет наклонены более чем на 80°, т.е. являются полярными или ретроградными. Наклонения орбит – важный индикатор динамической эволюции планетной системы.

Наклонение орбиты измеряют с помощью эффекта Росситера-Мак-Лафлина. Когда транзитная планета вступает на звездный диск, она перехватывает лучи, приходящие от приближающегося к нам в процессе осевого вращения или удаляющегося полушария звезды, что приводит к характерному изменению усредненной лучевой скорости звезды во время транзита планеты. Эффект Росситера-Мак-Лафлина тем заметнее, чем быстрее вращается звезда и чем большую часть звездного диска закрывает планета. Поэтому первыми планетами, у которых было измерено наклонение орбиты, оказались горячие юпитеры. Наклонение орбит небольших планет измерять очень трудно из-за малой амплитуды эффекта.

23 ноября 2022 года в Архиве электронных препринтов была опубликована статья, посвященная измерению наклонения орбит планет в знаменитой системе TRAPPIST-1. Система включает в себя семь транзитных землеразмерных планет, вращающихся вокруг маленькой, легкой и очень тусклой звезды (+18.8 в видимых лучах), чья масса в 12 раз меньше массы Солнца, а температура фотосферы оценивается всего в 2560 К. Система TRAPPIST-1 очень плоская – орбиты планет наклонены друг к другу на десятые доли градуса. Однако наклонение средней плоскости планетной системы к плоскости экватора звезды оставалось неизвестным. 

Чтобы измерить эффект Росситера-Мак-Лафлина, авторы воспользовались спектрографом MAROON-X, один из каналов которого захватывает ИК-диапазон (650-900 нм). Наблюдались транзиты всех планет, кроме самой внешней h. Не все планеты продемонстрировали качественный эффект Росситера-Мак-Лафлина, поэтому авторы сделали обобщенный вывод – экватор звезды TRAPPIST-1 наклонен к средней плоскости планетной системы на -2 ⁺¹⁷/_-19°. Скорость вращения звезды на экваторе составила 2.1 ± 0.3 км/с, что согласуется с аналогичной величиной других зрелых красных карликов, таких, как звезда Барнарда, звезда Тигардена, LP 791-18 и Ross 128.

Малое наклонение звездного экватора TRAPPIST-1 к средней плоскости планетных орбит согласуется с общим обликом этой динамически холодной, невозмущенной планетной системы.

Источник: https://arxiv.org/pdf/2211.11841.pdf