TRAPPIST-1e

TRAPPIST-1e là một hành tinh ngoại hành tinh đá , có kích thước gần bằng Trái Đất, quay quanh ngôi sao lùn siêu lạnh TRAPPIST-1 trong vùng có thể sống được . Ngôi sao này nằm cách Trái Đất 40,7 năm ánh sáng (12,5 parsec ; 385  nghìn tỷ km ; 239 nghìn tỷ dặm ) trong chòm sao Bảo Bình . Các nhà thiên văn học đã sử dụng phương pháp quá cảnh để tìm ra hành tinh ngoại hành tinh này, một phương pháp đo độ mờ đi của một ngôi sao khi một hành tinh đi ngang qua phía trước nó.

Hành tinh ngoài hệ mặt trời này là một trong bảy hành tinh được phát hiện quay quanh ngôi sao bằng cách sử dụng các quan sát từ Kính viễn vọng Không gian Spitzer. Ba trong số bảy hành tinh ( e , f , và g ) nằm trong vùng có thể sống được. TRAPPIST-1e tương tự như Trái đất về khối lượng, bán kính, mật độ, trọng lực, nhiệt độ và thông lượng sao. Người ta cũng xác nhận rằng TRAPPIST-1e thiếu bầu khí quyển không có mây chủ yếu là hydro , có nghĩa là nếu hành tinh này có bầu khí quyển thì nó có nhiều khả năng có bầu khí quyển dày đặc giống như các hành tinh đất đá trong Hệ Mặt trời. 

Vào tháng 11 năm 2018, các nhà nghiên cứu đã xác định rằng trong số bảy hành tinh ngoài hệ mặt trời trong hệ đa hành tinh, TRAPPIST-1e có cơ hội tốt nhất để trở thành một hành tinh đại dương giống Trái đất và là hành tinh đáng được nghiên cứu thêm về khả năng sinh sống. Theo Danh mục Hành tinh ngoài hệ mặt trời có thể sinh sống , TRAPPIST-1e nằm trong số những hành tinh ngoài hệ mặt trời có khả năng sinh sống tốt nhất được phát hiện. Quan sát gần đây nhất vào năm 2025 không thể kết luận chắc chắn liệu có bầu khí quyển hay không, mặc dù nó có thể loại trừ một số kịch bản bầu khí quyển nhất định.

Đặc điểm vật lý

Khối lượng, bán kính, mật độ, thành phần và nhiệt độ 
Hành tinh TRAPPIST-1e được phát hiện bằng phương pháp quan sát quá cảnh , trong đó hành tinh này che khuất một phần nhỏ ánh sáng của ngôi sao chủ khi đi qua giữa nó và Trái Đất. Điều này cho phép các nhà khoa học xác định chính xác bán kính của hành tinh.0,920  R 🜨 , với độ không chắc chắn nhỏ khoảng 83 km (52 ​​mi). Sự thay đổi thời gian quá cảnh và các mô phỏng máy tính tiên tiến đã giúp giới hạn khối lượng của hành tinh, kết quả là 0,692  M 🜨 , hoặc có khối lượng nhỏ hơn khoảng 15% so với Sao Kim . TRAPPIST-1e có trọng lực bề mặt bằng 82% trọng lực của Trái Đất, thấp thứ ba trong hệ thống. Bán kính và khối lượng của nó cũng thấp thứ ba trong số các hành tinh TRAPPIST-1.

Với việc xác định bán kính và khối lượng của TRAPPIST-1e với sai số thấp, các nhà khoa học có thể tính toán chính xác mật độ , trọng lực bề mặt và thành phần của hành tinh này. Ước tính mật độ ban đầu vào năm 2018 cho thấy nó có mật độ 5,65 g/cm³ , gấp khoảng 1,024 lần mật độ của Trái Đất là 5,51 g/cm³ . TRAPPIST-1e dường như bất thường trong hệ thống của nó, vì nó là hành tinh duy nhất có mật độ phù hợp với thành phần đá- sắt nguyên chất , và là hành tinh duy nhất có mật độ cao hơn Trái Đất ( TRAPPIST-1c cũng dường như hoàn toàn là đá, nhưng có mật độ thấp hơn TRAPPIST-1e). Mật độ cao hơn của TRAPPIST-1e cho thấy thành phần giống Trái Đất và bề mặt đá rắn chắc. Điều này cũng có vẻ bất thường trong số các hành tinh TRAPPIST-1, vì hầu hết được cho là có mật độ phù hợp với việc được bao phủ hoàn toàn bởi một lớp khí quyển hơi nước/ CO₂ nóng dày đặc , một đại dương lỏng toàn cầu hoặc một lớp vỏ băng.  Tuy nhiên, các ước tính được tinh chỉnh cho thấy tất cả các hành tinh trong hệ thống đều có mật độ tương tự, phù hợp với thành phần đá, với TRAPPIST-1e có mật độ khối lượng thấp hơn một chút nhưng vẫn giống Trái Đất.

Hành tinh này có nhiệt độ cân bằng được tính toán là 246,1  K (−27,1  °C ; −16,7  °F ) với hệ số phản xạ là 0, còn được gọi là nhiệt độ "vật đen" của nó.   Tuy nhiên, với hệ số phản xạ giống Trái Đất hơn , điều này cung cấp một bức tranh không thực tế về nhiệt độ bề mặt của hành tinh. Nhiệt độ cân bằng của Trái Đất là 255 K ; chính khí nhà kính của Trái Đất làm tăng nhiệt độ bề mặt của nó lên mức mà chúng ta trải nghiệm. Nếu TRAPPIST-1e có bầu khí quyển dày, bề mặt của nó có thể ấm hơn nhiều so với nhiệt độ cân bằng của nó.

Ngôi sao chủ nhà 

Hành tinh này quay quanh một ngôi sao lùn siêu lạnh ( loại M muộn ) có tên là TRAPPIST-1 . Ngôi sao này có khối lượng 0,089 M☉ —gần ranh giới giữa sao lùn nâu và sao khối lượng thấp—và bán kính 0,121  R☉ . Nó có nhiệt độ 2.516 K (2.243 °C; 4.069 °F) và 7,6 tỷ năm tuổi. Để so sánh, Mặt Trời 4,6 tỷ năm tuổi  và có nhiệt độ 5.778 K (5.505 °C; 9.941 °F). Ngôi sao này giàu kim loại, với độ kim loại ([Fe/H]) là 0,04, hoặc 109% lượng kim loại của Mặt Trời. Điều này đặc biệt kỳ lạ vì những ngôi sao khối lượng thấp như vậy gần ranh giới giữa sao lùn nâu và sao tổng hợp hydro được dự đoán sẽ có hàm lượng kim loại ít hơn đáng kể so với Mặt Trời. Độ sáng ( L☉ ) của nó bằng 0,0522% độ sáng của Mặt Trời .

Độ sáng biểu kiến ​​của ngôi sao này , hay độ sáng mà Trái Đất nhìn thấy là 18,8. Do đó, nó quá mờ để có thể nhìn thấy bằng mắt thường.

Quỹ đạo 
TRAPPIST-1e quay quanh ngôi sao chủ của nó ở khoảng cách khá gần. Một vòng quay hoàn chỉnh quanh TRAPPIST-1 chỉ mất 6,099 ngày Trái Đất (~146 giờ) để hoàn thành. Nó quay quanh ở khoảng cách 0,02928285  AU (4,4 triệu  km ; 2,7 triệu  dặm ), hay chỉ dưới 3% khoảng cách giữa Trái Đất và Mặt Trời. Mặc dù ở rất gần ngôi sao chủ, TRAPPIST-1e chỉ nhận được khoảng 60% ánh sáng sao mà Trái Đất nhận được từ Mặt Trời do độ sáng thấp của ngôi sao. Ngôi sao sẽ che phủ một đường kính góc khoảng 2,17 độ từ bề mặt hành tinh, và do đó sẽ xuất hiện lớn hơn khoảng bốn lần so với Mặt Trời khi nhìn từ Trái Đất.

Bầu không khí 
Các quan sát quá cảnh bằng Kính viễn vọng không gian James Webb không đưa ra câu trả lời rõ ràng về sự tồn tại của bầu khí quyển, nhưng đã loại trừ nhiều kịch bản về bầu khí quyển. Xem các nghiên cứu về "Khả năng sinh sống" bên dưới.

Khả năng sinh sống 
Hành tinh ngoài hệ mặt trời này được công bố là đang quay quanh ngôi sao mẹ của nó  trong vùng có thể sống được , khu vực mà với các điều kiện và đặc tính khí quyển thích hợp, nước lỏng có thể tồn tại trên bề mặt hành tinh. TRAPPIST-1e có bán kính khoảng 0,91 R 🜨 , vì vậy nó có khả năng là một hành tinh đá. Ngôi sao chủ của nó là một sao lùn đỏ siêu lạnh , chỉ có khoảng 8% khối lượng của Mặt Trời (gần ranh giới giữa sao lùn nâu và sao hợp nhất hydro). Kết quả là, những ngôi sao như TRAPPIST-1 có tiềm năng duy trì ổn định trong tối đa 12 nghìn tỷ năm, dài hơn Mặt Trời hơn 2.000 lần. Do khả năng tồn tại trong một khoảng thời gian dài như vậy, rất có thể TRAPPIST-1 sẽ là một trong những ngôi sao cuối cùng còn lại trong Vũ trụ, khi khí cần thiết để hình thành các ngôi sao mới cạn kiệt và các ngôi sao hiện có bắt đầu chết đi.

Nghiên cứu năm 2024 
Theo một nghiên cứu năm 2024, dựa trên mô hình, TRAPPIST-1e có thể đang bị ngôi sao chủ tước đoạt bầu khí quyển, có thể là do chu kỳ quỹ đạo ngắn của nó, điều này sẽ khiến nó không thể có sự sống. Hiện tượng tương tự có thể ảnh hưởng đến bầu khí quyển của các hành tinh khác trong hệ thống này.

Nghiên cứu năm 2025 
Dựa trên bốn lần quan sát TRAPPIST-1e bằng thiết bị NIRSpec của Kính viễn vọng Không gian James Webb , các nhà nghiên cứu không thể tìm thấy bằng chứng thuyết phục nào về sự hiện diện của bầu khí quyển. Phân tích cho thấy hai mô hình mà dữ liệu có thể giải thích một cách thỏa đáng. Mô hình đầu tiên là mô hình đường thẳng, có thể có hai ý nghĩa: TRAPPIST-1e là một tảng đá trần; hoặc nó có một bầu khí quyển thuộc loại chưa xác định hoàn toàn bị che khuất bởi một lớp mây dày và cao . Mô hình thứ hai là một loạt các bầu khí quyển giàu nitơ , với nitơ là khí chiếm ưu thế. Trong các kịch bản nitơ, có một "sự ưu tiên tạm thời" cho một lượng nhỏ khí metan (CH₄ ) được trộn lẫn vào. Các tác giả kết luận rằng hạn chế chính trong việc nghiên cứu TRAPPIST-1e là giảm thiểu ảnh hưởng của ngôi sao hoạt động của nó. Để khắc phục điều này, một chương trình mới gồm 15 lần quan sát bổ sung bằng JWST đang được tiến hành. Chương trình này sẽ quan sát sự đi ngang liên tiếp của TRAPPIST-1e và hành tinh lân cận của nó, TRAPPIST-1b , được cho là một tảng đá trần. Bằng cách sử dụng tín hiệu từ hành tinh đá trần để hiệu chỉnh hoạt động của ngôi sao, có thể tiết lộ liệu TRAPPIST-1e có bầu khí quyển hay không.

Tham khảo
 

TRAPPIST-1