När NASA meddelade sin upptäckt av TRAPPIST-1-systemet redan i februari väckte det stor uppståndelse, och med god anledning. Tre av dess sju planeter i jordstorlek låg i stjärnans beboeliga zon, vilket innebär att de kan ha lämpliga förhållanden för livet.

Men ett av de stora gåtorna från den ursprungliga forskningen som beskriver systemet var att det verkade vara instabilt.

"Om du simulerar systemet, planeterna börjar krascha mot varandra på mindre än en miljon år, "säger Dan Tamayo, en postdoc vid U i T Scarboroughs Center for Planetary Science.

"Det här kan verka som en lång tid, men det är egentligen bara ett astronomiskt ögonblick. Det skulle vara mycket tur för oss att upptäcka TRAPPIST-1 precis innan det föll sönder, så det måste finnas en anledning till att det förblir stabilt. "

Tamayo och hans kollegor verkar ha hittat en anledning till varför. I forskning publicerad i tidskriften Astrofysiska tidskriftsbrev , de beskriver planeterna i TRAPPIST-1-systemet som att de befinner sig i något som kallas en "resonanskedja" som starkt kan stabilisera systemet.

I resonanta konfigurationer, planets omloppsperioder bildar förhållanden mellan heltal. Det är en mycket teknisk princip, men ett bra exempel är hur Neptunus kretsar runt solen tre gånger under den tid det tar Pluto att kretsa två gånger. Detta är bra för Pluto eftersom det annars inte skulle existera. Eftersom de två planets banor skär varandra, om saker var slumpmässiga skulle de kollidera, men på grund av resonans, planeternas placeringar i förhållande till varandra fortsätter att upprepas.

"Det finns ett rytmiskt upprepande mönster som säkerställer att systemet förblir stabilt under en lång tid, "säger Matt Russo, en post-doc vid Canadian Institute for Theoretical Astrophysics (CITA) som har arbetat med kreativa sätt att visualisera systemet.

TRAPPIST-1 tar denna princip till en helt annan nivå där alla sju planeterna är i en kedja av resonanser. För att illustrera denna anmärkningsvärda konfiguration, Tamayo, Russo och kollegan Andrew Santaguida skapade en animation där planeterna spelar en pianonot varje gång de passerar framför sin värdstjärna, och ett trumslag varje gång en planet går över sin närmaste granne.

Eftersom planeternas perioder är enkla förhållanden med varandra, deras rörelse skapar ett stadigt upprepande mönster som liknar hur vi spelar musik. Enkla frekvensförhållanden är också det som får två toner att låta tilltalande när de spelas tillsammans.

Att påskynda planets orbitalfrekvenser till det mänskliga hörselområdet ger en slags astrofysisk symfoni, men en som spelar ut mer än 40 ljusår bort.

"De flesta planetsystem är som band av amatörmusiker som spelar sina roller i olika hastigheter, "säger Russo." TRAPPIST-1 är annorlunda; det är en supergrupp med alla sju medlemmar som synkroniserar sina delar på nästan perfekt tid. "

Men även synkroniserade banor överlever inte nödvändigtvis särskilt länge, konstaterar Tamayo. Av tekniska skäl, kaosteorin kräver också exakta orbitalinriktningar för att säkerställa att systemen förblir stabila. Detta kan förklara varför simuleringarna i det ursprungliga upptäcktspapperet snabbt resulterade i att planeterna krockade med varandra.

"Det är inte så att systemet är dömt, det är att stabila konfigurationer är mycket exakta, "säger han." Vi kan inte mäta alla orbitalparametrar tillräckligt bra just nu, så de simulerade systemen fortsatte att resultera i kollisioner eftersom inställningarna inte var exakta. "

För att övervinna detta såg Tamayo och hans team på systemet inte som det är idag, men hur det ursprungligen kan ha bildats. När systemet föddes ur en gasskiva, planeterna borde ha migrerat relativt varandra, tillåter systemet att naturligt sätta sig i en stabil resonanskonfiguration.

"Det betyder att tidigt varje planets bana var inställd för att göra den harmonisk med sina grannar, på samma sätt som instrument stäms av ett band innan det börjar spela, "säger Russo." Det är därför animationen producerar så vacker musik. "

Teamet testade simuleringarna med hjälp av superdatorklustret vid Canadian Institute for Theoretical Astrophysics (CITA) och fann att majoriteten de genererade förblev stabila så länge de möjligen kunde driva det. Detta var ungefär 100 gånger längre än det tog för simuleringarna i den ursprungliga forskningsrapporten som beskriver TRAPPIST-1 att bli tokiga.

"Det verkar på något sätt poetiskt att denna speciella konfiguration som kan generera så anmärkningsvärd musik också kan vara ansvarig för att systemet överlever till idag, säger Tamayo.