ในเดือนกุมภาพันธ์ปี 2560 นักวิทยาศาสตร์ของนาซ่าประกาศการดำรงอยู่ของดาวเคราะห์เจ็ดดวง (เช่นหิน) ในระบบดาว TRAPPIST-1 ตั้งแต่เวลานั้นระบบเป็นจุดโฟกัสของการวิจัยที่เข้มข้นเพื่อตรวจสอบว่าดาวเคราะห์เหล่านี้สามารถอาศัยอยู่ได้หรือไม่ ในเวลาเดียวกันนักดาราศาสตร์ก็ยังสงสัยว่าดาวเคราะห์ทั้งหมดของระบบนั้นเป็นสาเหตุของจริงหรือไม่
ตัวอย่างเช่นระบบนี้อาจมียักษ์ก๊าซซุ่มซ่อนอยู่ที่ด้านนอกของมันเช่นเดียวกับระบบอื่น ๆ ที่มีดาวเคราะห์หิน (เช่นของเรา) ทำอะไร? นั่นคือคำถามที่ทีมนักวิทยาศาสตร์นำโดยนักวิจัยจาก Carnegie Institute of Science พยายามค้นหาที่อยู่ในการศึกษาล่าสุด จากการค้นพบของพวกเขา TRAPPIST-1 อาจถูกโคจรโดยยักษ์ก๊าซในระยะทางไกลกว่าดาวเคราะห์หินทั้งเจ็ด
การศึกษาเรื่อง“ ข้อ จำกัด ทางดาราศาสตร์เกี่ยวกับมวลของดาวเคราะห์ยักษ์ก๊าซระยะยาวในระบบดาวเคราะห์ TRAPPIST-1“ เพิ่งปรากฏใน วารสารดาราศาสตร์. ดังที่ระบุไว้ในการศึกษาของพวกเขาทีมพึ่งพาการสังเกตติดตามที่ทำจาก TRAPPIST-1 ในระยะเวลาห้าปี (2011-2016) โดยใช้กล้องโทรทรรศน์ดูปองต์ที่หอดูดาว Las Campanas ในชิลี
การใช้การสังเกตเหล่านี้พวกเขาพยายามที่จะตรวจสอบว่า TRAPPIST-1 สามารถมียักษ์ก๊าซที่ตรวจไม่พบก่อนหน้านี้หรือโคจรอยู่ภายในต้นน้ำด้านนอกของระบบ ในฐานะที่เป็นดร. อลันบอสส์นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์และนักวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์กับภาควิชาแม่เหล็กโลกและสถาบันวิจัย Carnegie Institute และนักเขียนนำบนกระดาษ - อธิบายไว้ในแถลงการณ์ของ Carnegie:
“ ระบบดาวอื่นอีกจำนวนหนึ่งซึ่งรวมถึงดาวเคราะห์ขนาดเท่าโลกและซุปเปอร์เอิร์ ธ ก็เป็นที่อยู่ของแก๊สยักษ์อย่างน้อยหนึ่งตัว ดังนั้นการถามว่าดาวเคราะห์ทั้งเจ็ดนี้มีพี่น้องก๊าซยักษ์ที่มีวงโคจรเป็นเวลานานเป็นคำถามที่สำคัญหรือไม่
เป็นเวลาหลายปีที่บอสได้ทำการสำรวจการสำรวจดาวเคราะห์นอกระบบกับผู้เขียนร่วมของการศึกษา - Alycia J. Weinberger, Ian B. Thompson และคณะ - รู้จักกันในชื่อ Carnegie Astrometric Planet Search การสำรวจครั้งนี้อาศัยกล้องค้นหาดาวเคราะห์ Carnegie Astrometric (CAPSCam) ซึ่งเป็นเครื่องมือของ telecom du Pont ที่ค้นหาดาวเคราะห์นอกระบบโดยใช้วิธีการทางดาราศาสตร์
วิธีการล่าดาวเคราะห์นอกระบบทางอ้อมนี้กำหนดการมีอยู่ของดาวเคราะห์รอบดาวฤกษ์โดยการวัดการส่ายของดาวฤกษ์แม่ดวงนี้รอบใจกลางมวลของระบบ (อาคาริเบรีเซนเตอร์) การใช้ CAPSCam นั้นบอสและเพื่อนร่วมงานของเขาอาศัยการสังเกตการณ์หลายปีของ TRAPPIST-1 เพื่อกำหนดขีด จำกัด มวลสูงสุดสำหรับก๊าซยักษ์ใด ๆ ที่มีศักยภาพที่กำลังโคจรอยู่ในระบบ
จากสิ่งนี้พวกเขาสรุปว่าดาวเคราะห์ที่มีมวลมากถึง 4.6 เท่าดาวพฤหัสสามารถโคจรรอบดาวฤกษ์ด้วยระยะเวลาหนึ่งปี นอกจากนี้พวกเขาพบว่าดาวเคราะห์ที่มีมวลมากถึง 1.6 เท่าดาวพฤหัสสามารถโคจรรอบดาวฤกษ์ด้วยระยะเวลา 5 ปี กล่าวอีกนัยหนึ่งเป็นไปได้ว่า TRAPPIST-1 มียักษ์ก๊าซระยะยาวบางตัวที่โคจรรอบนอกโลกในลักษณะเดียวกับที่ยักษ์ก๊าซระยะยาวอยู่เหนือวงโคจรของดาวอังคารในระบบสุริยะ
หากเป็นจริงการมีอยู่ของดาวเคราะห์ยักษ์เหล่านี้สามารถแก้ไขการถกเถียงอย่างต่อเนื่องเกี่ยวกับการก่อตัวของยักษ์ก๊าซของระบบสุริยะ ตามทฤษฎีที่ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางที่สุดเกี่ยวกับการก่อตัวของระบบสุริยะ (เช่นสมมติฐานของเนบิวลา) ดวงอาทิตย์และดาวเคราะห์เกิดจากเนบิวลาของก๊าซและฝุ่น หลังจากเมฆก้อนนี้ประสบกับแรงดึงดูดของโลกยุบตัวที่ใจกลางก่อตัวดวงอาทิตย์ฝุ่นและก๊าซที่เหลือก็แผ่ออกเป็นดิสก์รอบตัวมัน
โลกและดาวเคราะห์โลกอื่น ๆ (เมอร์คิวรี่วีนัสและดาวอังคาร) ล้วนก่อตัวใกล้ดวงอาทิตย์จากการสะสมของแร่ซิลิเกตและโลหะ สำหรับยักษ์ก๊าซมีทฤษฎีการแข่งขันบางอย่างเกี่ยวกับวิธีการก่อตัว ในสถานการณ์หนึ่งที่รู้จักกันในชื่อทฤษฎีการเร่งความเร็วแกนหลักก๊าซยักษ์ก็เริ่มเพิ่มขึ้นจากวัสดุที่เป็นของแข็ง (กลายเป็นแกนของแข็ง) ซึ่งมีขนาดใหญ่พอที่จะดึงดูดก๊าซล้อมรอบ
คำอธิบายการแข่งขันที่เรียกว่าทฤษฎีความไม่เสถียรของดิสก์อ้างว่าเกิดขึ้นเมื่อดิสก์ของก๊าซและฝุ่นเกิดการก่อตัวของแขนกังหัน (คล้ายกับกาแลคซี) จากนั้นแขนเหล่านี้ก็เริ่มมีมวลและความหนาแน่นเพิ่มขึ้นก่อตัวเป็นก้อนซึ่งรวมตัวกันอย่างรวดเร็วเพื่อก่อตัวเป็นยักษ์ใหญ่ในก๊าซทารก ด้วยการใช้แบบจำลองการคำนวณบอสและเพื่อนร่วมงานของเขาได้พิจารณาทั้งสองทฤษฎีเพื่อดูว่ายักษ์แก๊สสามารถก่อตัวรอบดาวฤกษ์มวลต่ำเช่น TRAPPIST-1 ได้หรือไม่
ในขณะที่ไม่มีการเพิ่มขึ้นของแกนทฤษฎีทฤษฎีความไม่เสถียรของดิสก์ระบุว่ายักษ์ก๊าซสามารถก่อตัวรอบ TRAPPIST-1 และดาวแคระแดงมวลต่ำอื่น ๆ ดังนั้นการศึกษานี้จึงมีกรอบทฤษฎีสำหรับการดำรงอยู่ของดาวก๊าซยักษ์ในระบบดาวแคระแดงที่ทราบกันแล้วว่ามีดาวเคราะห์หิน นี่เป็นข่าวที่น่าสนับสนุนสำหรับนักล่าดาวเคราะห์นอกระบบเนื่องจากพบดาวเคราะห์หินโคจรรอบดาวแคระแดงในช่วงปลายปี
นอกเหนือจาก TRAPPIST-1 แล้วสิ่งเหล่านี้รวมถึงดาวเคราะห์นอกระบบที่ใกล้เคียงที่สุดกับระบบสุริยะ (Proxima b) เช่นเดียวกับ LHS 1140b, Gliese 581g, Gliese 625b และ Gliese 682c แต่ดังที่บอสกล่าวไว้การวิจัยครั้งนี้ยังอยู่ในช่วงเริ่มต้นและการวิจัยและการอภิปรายจะต้องเกิดขึ้นก่อนที่จะมีข้อสรุปใด ๆ โชคดีที่การศึกษาเช่นนี้ช่วยเปิดประตูสู่การศึกษาและการอภิปรายดังกล่าว
“ ดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์ที่พบในการโคจรเป็นเวลานานรอบ ๆ TRAPPIST-1 สามารถท้าทายทฤษฎีการสะสมหลัก แต่ไม่จำเป็นต้องเป็นทฤษฎีความไม่เสถียรของดิสก์” บอสกล่าว “ มีพื้นที่จำนวนมากสำหรับการตรวจสอบเพิ่มเติมระหว่างวงโคจรระยะยาวที่เราศึกษาที่นี่กับวงโคจรที่สั้นมากของดาวเคราะห์ TRAPPIST-1 ทั้งเจ็ดที่รู้จักกัน
บอสและทีมของเขายังยืนยันว่าการสำรวจอย่างต่อเนื่องกับ CAPSCam และการปรับแต่งเพิ่มเติมในท่อการวิเคราะห์ข้อมูลจะตรวจจับดาวเคราะห์ระยะยาวใด ๆ หรือวางข้อ จำกัด ที่เข้มงวดยิ่งขึ้นบนขีด จำกัด มวลบน และแน่นอนว่าการติดตั้งกล้องโทรทรรศน์อินฟราเรดรุ่นต่อไปเช่นกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์จะช่วยในการตามล่าหาดาวก๊าซยักษ์รอบดาวแคระแดง
