Thông báo về một hệ thống bảy hành tinh xung quanh ngôi sao TRAPPIST-1 hồi đầu năm nay đã gây ra một loạt các mối quan tâm khoa học. Đây không chỉ là một trong những lô hành tinh lớn nhất được phát hiện xung quanh một ngôi sao duy nhất, thực tế là cả bảy hành tinh đều được chứng minh là trên mặt đất (đá) trong tự nhiên rất đáng khích lệ. Điều đáng khích lệ hơn nữa là thực tế là ba trong số các hành tinh này được tìm thấy đang quay quanh khu vực có thể ở được của ngôi sao.
Kể từ đó, các nhà thiên văn học đã tìm cách tìm hiểu tất cả những gì họ có thể về hệ thống các hành tinh này. Bên cạnh việc họ có khí quyển hay không, các nhà thiên văn học cũng đang tìm cách tìm hiểu thêm về quỹ đạo và điều kiện bề mặt của họ. Nhờ những nỗ lực của một nhóm các nhà thiên văn học quốc tế do Đại học Washington đứng đầu, giờ đây chúng ta đã có một ý tưởng chính xác về những điều kiện có thể xảy ra trên hành tinh ngoài cùng của nó - TRAPPIST-1h.
Theo nghiên cứu của nhóm Voi - Đăng Một chuỗi cộng hưởng bảy hành tinh trong TRAPPIST-1 đã được công bố gần đây trên tạp chí Thiên văn học thiên nhiên - họ dựa vào dữ liệu từ nhiệm vụ Kepler để xác định thời kỳ quỹ đạo hành tinh. Cụ thể, họ đã tham khảo dữ liệu thu được trong Chiến dịch 12 của nhiệm vụ K2, thời gian quan sát 79 ngày kéo dài từ ngày 15 tháng 12 năm 2016 đến ngày 4 tháng 3 năm 2017.
Được dẫn dắt bởi Rodrigo Luger, một sinh viên tốt nghiệp tại Đại học Washington, nhóm nghiên cứu đã nhận thức được mô hình trong quỹ đạo của hệ thống Sáu sáu hành tinh bên trong. Điều này dựa trên dữ liệu trước đây do Kính thiên văn vũ trụ Spitzer cung cấp, chỉ ra rằng các hành tinh này ở trong cộng hưởng quỹ đạo - tức là các chu kỳ quỹ đạo tương ứng của chúng có liên quan về mặt toán học và ảnh hưởng lẫn nhau.
Từ dữ liệu này, nhóm nghiên cứu đã tính toán rằng TRAPPIST-1h sẽ có chu kỳ quỹ đạo chỉ dưới 19 ngày. Sau khi tham khảo dữ liệu K2, họ nhận thấy rằng trong khoảng thời gian quan sát 79 ngày, TRAPPIST-1h đã thực hiện bốn lần vận chuyển của ngôi sao - hoạt động trong khoảng thời gian quỹ đạo là 18,77 ngày. Nói cách khác, nhóm nghiên cứu thấy rằng các quan sát của họ phù hợp với tính toán của họ.
Phát hiện này là một sự giải thoát đáng hoan nghênh cho Luger và các đồng nghiệp của ông. Như ông đã tuyên bố trong một thông cáo báo chí của UW:
CÂU TRAPPIST-1h chính xác là nơi nhóm chúng tôi dự đoán nó sẽ diễn ra. Tôi đã lo lắng một lúc rằng chúng tôi đã thấy những gì chúng tôi muốn thấy. Mọi thứ hầu như không bao giờ chính xác như bạn mong đợi trong lĩnh vực này - thường có những điều ngạc nhiên ở mọi góc, nhưng lý thuyết và quan sát hoàn toàn phù hợp trong trường hợp này.
Việc phát hiện ra sự cộng hưởng này có nghĩa là TRAPPIST-1 đã thiết lập một kỷ lục khác. Đối với người mới bắt đầu, nó đã nổi tiếng là một trong hai hệ thống sao duy nhất chứa bảy hành tinh ngoài mặt trời - còn lại là hệ sao HR 8832, một ngôi sao biến thiên kiểu K3V nằm cách xa 21 năm ánh sáng. Thứ hai, nó có các hành tinh trên mặt đất được xác nhận nhất được phát hiện trong một hệ sao duy nhất cho đến nay.
Nhưng với dữ liệu mới nhất này, TRAPPIST-1 hiện đang giữ kỷ lục có nhiều hành tinh nhất trong cộng hưởng quỹ đạo. Những người nắm giữ vị trí trước đó là Kepler-80 và Kepler-223, cả hai đều có bốn hành tinh trong cộng hưởng quỹ đạo. Theo Luger, sự cộng hưởng này có khả năng được thiết lập khi hệ thống TRAPPIST-1 vẫn còn trẻ và các hành tinh vẫn đang trong quá trình hình thành. Như Luger đã giải thích:
Cấu trúc cộng hưởng không phải là ngẫu nhiên, và chỉ ra một lịch sử động lực thú vị, trong đó các hành tinh có khả năng di chuyển vào bên trong bước khóa. Điều này làm cho hệ thống trở thành một thử nghiệm tuyệt vời cho các lý thuyết hình thành và di cư. Do đó, chúng ta có thể nhìn vào một hành tinh đã từng có thể ở được và từ đó đóng băng, thật đáng kinh ngạc khi chiêm ngưỡng và tuyệt vời cho các nghiên cứu tiếp theo.
Khả năng các hành tinh đạt được vũ điệu quỹ đạo hiện tại của họ sớm trong lịch sử hệ thống cũng có thể có nghĩa là TRAPPIST-1h đã từng có thể ở được. Trong khi ba hành tinh quay quanh khu vực có thể ở được của ngôi sao (TRAPPIST-1 d, e và f), TRAPPIST-1h quay quanh ngôi sao ở khoảng cách khoảng 10 triệu km (6 triệu dặm), nơi nó nằm ngoài tầm với của khu vực sinh sống của sao.
Trên thực tế, ở khoảng cách này, TRAPPIST-1h nhận được nhiều năng lượng từ Mặt trời như hành tinh lùn Ceres (nằm trong Hệ Mặt trời của chúng ta trong Vành đai tiểu hành tinh chính, giữa Sao Hỏa và Sao Mộc), dẫn đến nhiệt độ bề mặt trung bình là 173 K (-100 ° C; -148 ° F). Nhưng trong quá khứ, khi ngôi sao của nó sáng hơn và nóng hơn, hành tinh có thể đã nhận đủ năng lượng mà bề mặt của nó sẽ đủ ấm để hỗ trợ nước lỏng.
Do đó, chúng ta có thể nhìn vào một hành tinh đã từng có thể ở được và từ đó đóng băng, thật đáng kinh ngạc khi chiêm ngưỡng và tuyệt vời cho các nghiên cứu tiếp theo, Luger nói. TRAPPIST-1 cũng là một ứng cử viên chính cho nghiên cứu tiếp theo với sự gần gũi của nó. Nằm cách Trái đất 39,5 năm ánh sáng, ngôi sao này và hệ thống các hành tinh của nó mang đến một số cơ hội đặc biệt để nghiên cứu các ngoại hành tinh và khả năng cư trú của sao loại M.
Ngoài ra, nghiên cứu này cũng chứng minh rằng mặc dù thất bại của hai bánh phản ứng, nhiệm vụ Kepler vẫn cực kỳ hữu ích khi nghiên cứu về các ngoại hành tinh. Mặc dù thực tế là việc duy trì sự chú ý vào hệ thống TRAPPIST-1 đã đưa ra những thách thức về công cụ, Kepler vẫn cố gắng tạo ra thông tin đáng tin cậy phù hợp với tính toán của nhóm.
Bên cạnh việc xác định chu kỳ quỹ đạo của TRAPPIST-1h, nhóm nghiên cứu đã sử dụng dữ liệu K2 để mô tả thêm quỹ đạo của sáu hành tinh khác, loại trừ khả năng có nhiều hành tinh trong hệ thống và tìm hiểu thêm về chính ngôi sao (chẳng hạn như vòng quay của nó thời gian và mức độ hoạt động). Thông tin này cũng sẽ rất quan trọng trong việc xác định liệu có bất kỳ hành tinh nào nằm trong vùng có thể ở sao Star trên thực tế có thể ở được hay không.
Việc phát hiện ra hệ thống TRAPPIST-1 đã là một sự kiện đã được thực hiện trong nhiều năm. Nhưng tốc độ mà những khám phá mới xuất hiện đã rất ấn tượng. Trong những năm tới, với việc triển khai các thợ săn hành tinh thế hệ tiếp theo - như Kính thiên văn James Webb và Vệ tinh Khảo sát Exoplanet (TESS) - chúng ta sẽ có thể đào sâu hơn và học hỏi nhiều hơn nữa.
Và hãy chắc chắn thưởng thức video cộng hưởng quỹ đạo TRAPPIST-1 này, với sự giúp đỡ của Trợ lý Giáo sư Daniel Fabrycky của Đại học Chicago:
