ในเดือนกุมภาพันธ์ปี 2017 ทีมนักดาราศาสตร์ยุโรปประกาศการค้นพบระบบดาวเคราะห์เจ็ดดวงที่โคจรรอบดาวฤกษ์ใกล้เคียง TRAPPIST-1 นอกเหนือจากข้อเท็จจริงที่ว่าดาวเคราะห์ทั้งเจ็ดนั้นเป็นหินแล้วยังมีโบนัสเพิ่มอีกสามดวงที่โคจรอยู่ภายในเขตเอื้ออาศัยของ TRAPPIST-1 ตั้งแต่เวลานั้นมีการศึกษาหลายครั้งเพื่อตรวจสอบว่าดาวเคราะห์เหล่านี้สามารถอาศัยอยู่ได้หรือไม่
ตามเป้าหมายนี้การศึกษาเหล่านี้เน้นว่าดาวเคราะห์เหล่านี้มีบรรยากาศองค์ประกอบและการตกแต่งภายในหรือไม่ หนึ่งในการศึกษาล่าสุดดำเนินการโดยนักวิจัยสองคนจากห้องปฏิบัติการ Cool Worlds ของมหาวิทยาลัยโคลัมเบียซึ่งระบุว่าหนึ่งในดาวเคราะห์ TRAPPIST-1 (TRAPPIST-1e) มีแกนเหล็กขนาดใหญ่ซึ่งเป็นการค้นพบที่อาจมีผลกระทบต่อการอยู่อาศัยของดาวเคราะห์ดวงนี้
การศึกษาเรื่อง“ TRAPPIST-1e มีแกนเหล็กขนาดใหญ่” ซึ่งปรากฏเมื่อเร็ว ๆ นี้ทางออนไลน์ดำเนินการโดย Gabrielle Englemenn-Suissa และ David Kipping นักศึกษาระดับปริญญาตรีอาวุโสและผู้ช่วยศาสตราจารย์ดาราศาสตร์แห่งมหาวิทยาลัยโคลัมเบียตามลำดับ เพื่อประโยชน์ในการศึกษาของพวกเขาเอง Englemenn-Suissa และ Kipping ใช้ประโยชน์จากการศึกษาเมื่อเร็ว ๆ นี้ที่วางข้อ จำกัด ด้านมวลและรัศมีของดาวเคราะห์ TRAPPIST-1
การศึกษาเหล่านี้และอื่น ๆ ได้รับประโยชน์จากความจริงที่ว่า TRAPPIST-1 เป็นระบบดาวเคราะห์เจ็ดดวงซึ่งทำให้มันเหมาะสำหรับการศึกษาดาวเคราะห์นอกระบบ ดังที่ศาสตราจารย์ Kipping บอกกับนิตยสาร Space ผ่านอีเมล:
“ มันเป็นห้องปฏิบัติการมหัศจรรย์สำหรับวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์นอกระบบด้วยเหตุผลสามประการ อันดับแรกระบบมีดาวเคราะห์ที่กำลังโคจรผ่านเจ็ดดวง ความลึกของการผ่านหน้าจะกำหนดขนาดของดาวเคราะห์แต่ละดวงเพื่อให้เราสามารถวัดขนาดได้อย่างแม่นยำ ประการที่สองดาวเคราะห์นั้นมีปฏิสัมพันธ์กับแรงโน้มถ่วงซึ่งกันและกันซึ่งนำไปสู่การแปรผันในช่วงเวลาของการผ่านหน้าและสิ่งเหล่านี้ถูกนำมาใช้เพื่ออนุมานมวลของดาวเคราะห์แต่ละดวง ประการที่สามดาวดวงนี้มีขนาดเล็กมากซึ่งเป็นดาวแคระ M ปลายซึ่งมีขนาดประมาณแปดเท่าของดวงอาทิตย์และนั่นหมายความว่าการผ่านหน้าจะปรากฏขึ้น 8 ^ 2 = 64 เท่าที่ลึกกว่าที่พวกมันต้องการหากดาวฤกษ์นั้นมีขนาดเท่าดวงอาทิตย์ ดังนั้นเราจึงมีหลายสิ่งที่ทำงานในความโปรดปรานของเราที่นี่”
ร่วมกัน Englemann-Suissa และ Kipping ใช้การตรวจวัดมวลและรัศมีของดาวเคราะห์ TRAPPIST-1 เพื่ออนุมาน Core Radius Fraction (CRF) ขั้นต่ำและสูงสุดของแต่ละดาวเคราะห์ สิ่งนี้สร้างขึ้นจากการศึกษาที่พวกเขาเคยทำมาก่อน (พร้อมกับจิงจิงเฉินผู้สมัครระดับปริญญาเอกที่มหาวิทยาลัยโคลัมเบียและสมาชิก Cool Worlds Lab) ซึ่งพวกเขาพัฒนาวิธีการในการกำหนด CRF ของดาวเคราะห์ ในฐานะที่เป็น Kipping อธิบายวิธีการ:
“ ถ้าคุณรู้ว่ามวลและรัศมีมีความแม่นยำมากเช่นระบบ TRAPPIST-1 คุณสามารถเปรียบเทียบพวกมันกับสิ่งที่ทำนายไว้จากแบบจำลองโครงสร้างภายในเชิงทฤษฎี ปัญหาก็คือแบบจำลองเหล่านี้โดยทั่วไปประกอบด้วยสี่ชั้นที่เป็นไปได้แกนเหล็ก, เสื้อคลุมซิลิเกต, ชั้นน้ำและซองจดหมายระเหยแสง (โลกมีเพียงสองคนแรกบรรยากาศของมันก่อให้เกิดความสำคัญน้อยต่อมวลและรัศมี) ดังนั้นสี่นิรนามและปริมาณสองที่วัดได้โดยหลักการแล้วเป็นปัญหาที่ไม่มีข้อ จำกัด และแก้ไม่ได้”
การศึกษาของพวกเขายังคำนึงถึงงานก่อนหน้านี้โดยนักวิทยาศาสตร์คนอื่น ๆ ที่พยายามวางข้อ จำกัด เกี่ยวกับองค์ประกอบทางเคมีของระบบ TRAPPIST-1 ในการศึกษาเหล่านี้ผู้เขียนสันนิษฐานว่าองค์ประกอบทางเคมีของดาวเคราะห์นั้นเชื่อมโยงกับดาวฤกษ์ซึ่งสามารถวัดได้ อย่างไรก็ตาม Englemann-Suissa และ Kipping ใช้วิธี "ผู้ไม่เชื่อเรื่องพระเจ้า" มากขึ้นและเพียงพิจารณาเงื่อนไขขอบเขตของปัญหา
“ เราบอกว่าโดยหลักแล้วเนื่องจากมวลและรัศมีไม่มีโมเดลที่มีแกนเล็กกว่า X ที่สามารถอธิบายมวลและรัศมีที่สังเกตได้” เขากล่าว “ แกนกลางอาจใหญ่กว่า X แต่ต้องมีอย่างน้อย X เนื่องจากไม่มีโมเดลเชิงทฤษฎีที่สามารถอธิบายเป็นอย่างอื่นได้ ดังนั้นที่นี่ X จึงสอดคล้องกับสิ่งที่เราสามารถเรียกว่าส่วนรัศมีแกนต่ำสุด จากนั้นเราเล่นเกมเดียวกันเพื่อขีด จำกัด สูงสุด”
สิ่งที่พวกเขาพิจารณาก็คือขนาดแกนกลางขั้นต่ำของดาวเคราะห์ TRAPPIST-1 หกดวงนั้นเป็นศูนย์ ซึ่งหมายความว่าองค์ประกอบของพวกเขาสามารถอธิบายได้โดยไม่จำเป็นต้องมีแกนเหล็ก - ตัวอย่างเช่นเสื้อคลุมซิลิเกตบริสุทธิ์อาจเป็นสิ่งที่มีทั้งหมด แต่ในกรณีของ TRAPPIST-1e พวกเขาพบว่าแกนกลางของมันจะต้องประกอบด้วยอย่างน้อย 50% ของดาวเคราะห์ด้วยรัศมีและอย่างน้อย 78%
เปรียบเทียบสิ่งนี้กับโลกซึ่งแกนกลางที่เป็นของแข็งของเหล็กและนิกเกิลและแกนด้านนอกที่เป็นของเหลวของโลหะผสมเหล็กนิกเกิล - หลอมเหลวประกอบด้วย 55% ของรัศมีดาวเคราะห์ ระหว่างขีด จำกัด บนและล่างของ CRF ของ TRAPPIST-1e พวกเขาสรุปว่ามันจะต้องมีแกนกลางหนาแน่นซึ่งน่าจะเทียบเท่ากับโลก การค้นพบนี้อาจหมายถึงว่าในดาวเคราะห์ TRAPPIST-1 ทั้งหมด e เป็น“ โลกมากที่สุด” และน่าจะมีสนามแม่เหล็กป้องกัน
ดังที่ Kipping ระบุว่าสิ่งนี้อาจมีผลกระทบอย่างใหญ่หลวงเมื่อพูดถึงการล่าดาวเคราะห์นอกระบบที่อาศัยอยู่และอาจผลัก TRAPPIST-1e ขึ้นไปด้านบนของรายการ:
“ นี่ทำให้ฉันตื่นเต้นมากขึ้นเกี่ยวกับ TRAPPIST-1e โดยเฉพาะ ดาวเคราะห์นั้นมีขนาดเล็กกว่าโลกตั้งอยู่ในเขตเอื้ออาศัยและตอนนี้เรารู้แล้วว่ามีแกนเหล็กขนาดใหญ่เหมือนโลก เรายังรู้ว่ามันไม่มีซองจดหมายที่มีน้ำหนักเบาเนื่องจากการวัดอื่น ๆ นอกจากนี้ TRAPPIST-1 ดูเหมือนจะเป็นดาวเงียบกว่า Proxima ดังนั้นฉันจึงมองโลกในแง่ดีเกี่ยวกับ TRAPPIST-1e ว่าเป็นชีวมณฑลที่มีศักยภาพมากกว่า Proxima b ในขณะนี้”
นี่เป็นข่าวดีในแง่ของการศึกษาเมื่อเร็ว ๆ นี้ที่ระบุว่า Proxima b ไม่น่าจะเป็นที่อยู่อาศัยได้ ระหว่างดาวของมันเปล่งแสงแฟลร์ทรงพลังที่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่าถึงความเป็นไปได้ที่บรรยากาศและน้ำของเหลวจะไม่สามารถอยู่รอดได้นานบนพื้นผิวของมันดาวเคราะห์นอกระบบที่อยู่ใกล้ที่สุดในระบบสุริยะของเราในปัจจุบันไม่ถือว่าเป็นผู้สมัครที่ดี หรือชีวิตนอกโลก
ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา Kipping และเพื่อนร่วมงานของเขาได้ทุ่มเทตัวเองและห้องปฏิบัติการโลกเย็นเพื่อศึกษาดาวเคราะห์นอกระบบที่เป็นไปได้รอบ Proxima Centauri การใช้ดาวเทียม Microvariability และ Oscillation of Stars (MOST) ขององค์การอวกาศแคนาดาทำให้ Kipping และเพื่อนร่วมงานของเขาตรวจสอบ Proxima Centauri ในเดือนพฤษภาคมปี 2014 และอีกครั้งในเดือนพฤษภาคมปี 2558 เพื่อค้นหาสัญญาณการผ่านของดาวเคราะห์
ในขณะที่การค้นพบของ Proxima b นั้นถูกสร้างขึ้นโดยนักดาราศาสตร์ที่ ESO โดยใช้วิธี Radial Velocity แต่การรณรงค์ครั้งนี้มีความสำคัญในการดึงความสนใจไปที่ความน่าจะเป็นในการค้นพบดาวเคราะห์บนพื้นโลก ในอนาคต Kipping และทีมของเขาหวังว่าจะทำการศึกษา Proxima b เพื่อพิจารณาว่ามีบรรยากาศและกำหนด CRF ของมันหรือไม่
อีกครั้งดูเหมือนว่าหนึ่งในดาวเคราะห์หินจำนวนมากที่โคจรรอบดาวแคระแดง (ซึ่งอยู่ใกล้โลกมากขึ้น) อาจเป็นผู้สมัครหลักสำหรับการศึกษาความเป็นอยู่! การสำรวจในอนาคตซึ่งจะได้รับประโยชน์จากการเปิดตัวกล้องรุ่นต่อไป (เช่น กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์) จะไม่มีข้อสงสัยเปิดเผยเพิ่มเติมเกี่ยวกับระบบนี้และโลกที่มีความเป็นไปได้ใด ๆ
