Vào tháng 2 năm 2017, một nhóm các nhà thiên văn học châu Âu đã công bố phát hiện hệ thống bảy hành tinh quay quanh ngôi sao gần đó TRAPPIST-1. Bên cạnh thực tế là tất cả bảy hành tinh đều có đá, có thêm phần thưởng của ba trong số chúng quay quanh khu vực có thể sinh sống TRAPPIST-1. Như vậy, nhiều nghiên cứu đã được tiến hành đã tìm cách xác định liệu có bất kỳ hành tinh nào trong hệ thống có thể ở được hay không.
Khi nói đến các nghiên cứu về môi trường sống, một trong những yếu tố quan trọng cần xem xét là tuổi của hệ sao. Về cơ bản, các ngôi sao trẻ có xu hướng bùng lên và giải phóng các vụ nổ phóng xạ có hại trong khi các hành tinh quay quanh các ngôi sao già hơn đã bị phóng xạ trong thời gian dài hơn. Nhờ một nghiên cứu mới của một cặp nhà thiên văn học, giờ đây người ta đã biết rằng hệ thống TRAPPIST-1 cũ gấp đôi so với Hệ mặt trời.
Nghiên cứu, sẽ được công bố trong Tạp chí Vật lý thiên văn với tiêu đề là Vào thời đại của hệ thống TRAPPIST-1, được dẫn dắt bởi Adam Burgasser, một nhà thiên văn học tại Đại học California San Diego (UCSD). Ông được tham gia bởi Eric Mamajek, phó nhà khoa học chương trình cho Chương trình thám hiểm Exoplanet của NASA (EEP) tại Phòng thí nghiệm Động cơ phản lực.
Họ đã cùng nhau tham khảo dữ liệu về động học của TRAPPIST-1 (tức là tốc độ mà nó quay quanh tâm thiên hà), tuổi của nó, hoạt động từ tính, mật độ, đường hấp thụ, trọng lực bề mặt, tính kim loại và tốc độ mà nó trải qua các tia lửa sao . Từ tất cả những điều này, họ đã xác định rằng TRAPPIST-1 khá cũ, ở đâu đó trong khoảng từ 5,4 đến 9,8 tỷ năm tuổi. Cái này lớn gấp đôi so với Hệ mặt trời của chúng ta, được hình thành khoảng 4,5 tỷ năm trước.
Những kết quả này mâu thuẫn với các ước tính được tổ chức trước đây, đó là hệ thống TRAPPIST-1 đã có khoảng 500 triệu năm tuổi. Điều này dựa trên thực tế là phải mất một thời gian dài để một ngôi sao có khối lượng thấp như TRAPPIST-1 (chiếm khoảng 8% khối lượng Mặt trời của chúng ta) có thể co lại với kích thước tối thiểu. Nhưng với giới hạn tuổi trên chỉ dưới 10 tỷ năm, hệ thống sao này có thể gần bằng tuổi của Vũ trụ!
Như Tiến sĩ Burgasser đã giải thích trong một thông cáo báo chí gần đây của NASA:
Kết quả của chúng tôi thực sự giúp hạn chế sự phát triển của hệ thống TRAPPIST-1, bởi vì hệ thống này đã tồn tại hàng tỷ năm. Điều này có nghĩa là các hành tinh phải cùng nhau phát triển, nếu không hệ thống sẽ sụp đổ từ lâu.
Ý nghĩa của việc này có thể rất có ý nghĩa khi có liên quan đến các nghiên cứu về môi trường sống. Đối với một, các ngôi sao lớn tuổi trải nghiệm ít hơn trong cách bùng phát so với những người trẻ hơn. Từ nghiên cứu của họ, Burgasser và Mamajek đã xác nhận rằng TRAPPIST-1 tương đối yên tĩnh so với các ngôi sao lùn cực kỳ mát mẻ khác. Tuy nhiên, do các hành tinh xung quanh quỹ đạo TRAPPIST-1 rất gần với ngôi sao của chúng, chúng đã tiếp xúc với hàng tỷ năm phóng xạ vào thời điểm này.
Như vậy, có thể hầu hết các hành tinh quay quanh TRAPPIST-1 - đều mong đợi hai hành tinh ngoài cùng, g và h - có lẽ đã có bầu khí quyển bị tước đi - tương tự như những gì đã xảy ra với Sao Hỏa hàng tỷ năm trước khi nó bị mất từ trường bảo vệ. Điều này chắc chắn phù hợp với nhiều nghiên cứu gần đây, kết luận rằng hoạt động năng lượng mặt trời TRAPPIST-1 Lam sẽ không có lợi cho sự sống trên bất kỳ hành tinh nào của nó.
Trong khi một số nghiên cứu này đề cập đến mức độ bùng phát sao của TRAPPIST-1, thì những nghiên cứu khác đã kiểm tra vai trò của từ trường. Cuối cùng, họ kết luận rằng TRAPPIST-1 quá thay đổi và từ trường của chính nó có thể sẽ được kết nối với các trường của các hành tinh của nó, cho phép các hạt từ ngôi sao chảy trực tiếp vào bầu khí quyển của hành tinh (do đó cho phép chúng có nhiều hơn dễ dàng tước đi).
Tuy nhiên, kết quả không hoàn toàn là tin xấu. Do các hành tinh TRAPPIST-1 có mật độ ước tính thấp hơn Trái đất, nên có thể chúng có một lượng lớn các nguyên tố dễ bay hơi (ví dụ như nước, carbon dioxide, amoniac, metan, v.v.). Những điều này có thể đã dẫn đến sự hình thành của bầu khí quyển dày bảo vệ các bề mặt khỏi nhiều bức xạ có hại và nhiệt phân phối lại trên các hành tinh bị khóa chặt.
Sau đó, một lần nữa, bầu khí quyển dày cũng có thể có hiệu ứng gần giống với sao Kim, tạo ra hiệu ứng nhà kính chạy trốn sẽ dẫn đến bầu khí quyển cực kỳ dày và bề mặt cực kỳ nóng. Trong hoàn cảnh, sau đó, bất kỳ sự sống nào xuất hiện trên các hành tinh này sẽ phải cực kỳ khó khăn để tồn tại trong hàng tỷ năm.
Một điều tích cực khác cần xem xét là độ sáng và nhiệt độ không đổi TRAPPIST-1, cũng là điển hình của các ngôi sao hạng M (sao lùn đỏ). Những ngôi sao như Mặt trời của chúng ta có tuổi thọ ước tính là 10 tỷ năm (gần một nửa) và phát triển dần dần sáng hơn và nóng hơn theo thời gian. Mặt khác, các sao lùn đỏ được cho là tồn tại tới 10 nghìn tỷ năm - lâu hơn nhiều so với Vũ trụ đã tồn tại - và không thay đổi nhiều về cường độ.
Với lượng thời gian cần thiết cho sự sống phức tạp đã xuất hiện trên Trái đất (hơn 4,5 tỷ năm), tuổi thọ và tính nhất quán này có thể khiến các hệ thống sao lùn đỏ trở thành sự đặt cược lâu dài tốt nhất cho khả năng sinh sống. Đó là kết luận của một nghiên cứu gần đây, được thực hiện bởi Giáo sư Avi Loeb thuộc Trung tâm Vật lý thiên văn Harvard-Smithsonian (CfA). Và như Mamajek đã giải thích:
Sao Stars lớn hơn nhiều so với Mặt trời tiêu thụ nhiên liệu của chúng một cách nhanh chóng, sáng lên hàng triệu năm và phát nổ như siêu tân tinh. Nhưng TRAPPIST-1 giống như một ngọn nến cháy chậm, sẽ tỏa sáng lâu hơn khoảng 900 lần so với tuổi hiện tại của vũ trụ.
NASA cũng đã bày tỏ sự phấn khích trước những phát hiện này. Tiffany Kataria, một nhà khoa học ngoại hành tinh của JPL cho biết, những kết quả mới này cung cấp bối cảnh hữu ích cho các quan sát trong tương lai của các hành tinh TRAPPIST-1, có thể cho chúng ta cái nhìn sâu sắc về cách thức khí quyển hành tinh hình thành và phát triển, và tồn tại hay không. Hiện tại, các nghiên cứu về khả năng cư trú của TRAPPIST-1 và các hệ thống sao khác gần đó bị giới hạn trong các phương pháp gián tiếp.
Tuy nhiên, trong tương lai gần, các sứ mệnh thế hệ tiếp theo như Kính viễn vọng Không gian James Webb dự kiến sẽ tiết lộ thêm thông tin - chẳng hạn như liệu các hành tinh này có khí quyển hay không và thành phần của chúng là gì. Các quan sát trong tương lai với Kính thiên văn vũ trụ Hubble và Kính thiên văn vũ trụ Spitzer cũng được kỳ vọng sẽ cải thiện sự hiểu biết của chúng ta về các hành tinh này và các điều kiện có thể trên bề mặt của chúng.
