Bảy hành tinh đá của TRAPPIST-1 dường như có thành phần rất giống nhau

Một nghiên cứu quốc tế mới do nhà vật lý thiên văn Eric Agol từ Đại học Washington dẫn đầu đã đo mật độ của bảy hành tinh thuộc hệ ngoại hành tinh TRAPPIST-1 với độ chính xác cực cao, các giá trị thu được cho thấy các thành phần rất giống nhau đối với tất cả các hành tinh. Thực tế này làm cho hệ thống trở nên đáng chú ý hơn và giúp hiểu rõ hơn về bản chất của những thế giới hấp dẫn này. Nghiên cứu này vừa được công bố trên Tạp chí Khoa học Hành tinh (the Planetary Science Journal) .

Hệ thống TRAPPIST-1 là nơi có số lượng hành tinh lớn nhất có kích thước tương tự như Trái đất của chúng ta từng được tìm thấy bên ngoài hệ Mặt trời của chúng ta. Được phát hiện vào năm 2016 bởi một nhóm nghiên cứu do Michaël Gillon, nhà vật lý thiên văn tại Đại học Liège dẫn đầu, hệ thống này cung cấp cái nhìn sâu sắc về vô số hệ thống hành tinh có thể sinh sống trong Vũ trụ. Kể từ khi được phát hiện, các nhà khoa học đã nghiên cứu bảy hành tinh này bằng cách sử dụng nhiều không gian (kính thiên văn Kepler và Spitzer của NASA) và kính thiên văn trên mặt đất (cụ thể là TRAPPIST và SPECULOOS). Chỉ riêng kính viễn vọng Spitzer do Phòng thí nghiệm Sức đẩy Phản lực của NASA quản lý đã cung cấp hơn 1.000 giờ quan sát có mục tiêu về hệ thống trước khi ngừng hoạt động vào tháng 1 năm 2020.

Hàng giờ quan sát cho phép tinh chỉnh thông tin chúng ta có trên hệ thống ngoại hành tinh. Michaël Gillon giải thích: “Vì chúng ta không thể nhìn thấy các hành tinh một cách trực tiếp, nên chúng tôi phân tích chi tiết các biến thể của độ sáng biểu kiến ​​của ngôi sao của chúng khi chúng ‘di chuyển’ nó, tức là khi chúng đi qua phía trước của nó.” cho phép các nhà thiên văn học đo chính xác khối lượng và đường kính của các hành tinh, dẫn đến xác định rằng chúng có kích thước và khối lượng tương tự như Trái đất của chúng ta và thành phần của chúng về cơ bản phải là đá.

“Nghiên cứu mới của chúng tôi đã cải thiện đáng kể độ chính xác Elsa Ducrot, cho biết về mật độ của các hành tinh, các phép đo thu được cho thấy các thành phần rất giống nhau cho bảy thế giới này. Điều này có thể có nghĩa là chúng chứa tỷ lệ vật chất tạo nên hầu hết các hành tinh đá, chẳng hạn như sắt, oxy, magiê và silicon, tạo nên hành tinh của chúng ta. “

Sau khi hiệu chỉnh các khối lượng khác nhau của chúng, các nhà nghiên cứu có thể ước tính rằng chúng đều có mật độ nhỏ hơn Trái đất khoảng 8%, một thực tế có thể ảnh hưởng đến thành phần của chúng.

Một công thức khác

Các tác giả của nghiên cứu đã đưa ra 3 giả thuyết để giải thích sự khác biệt về mật độ này với hành tinh của chúng ta. Đầu tiên liên quan đến một thành phần tương tự như của Trái đất, nhưng với tỷ lệ sắt thấp hơn (khoảng 21% so với 32% của Trái đất). Vì hầu hết sắt trong thành phần của Trái đất được tìm thấy trong lõi Trái đất, sự cạn kiệt sắt này của các hành tinh TRAPPIST-1 do đó có thể chỉ ra các lõi có khối lượng tương đối thấp hơn. Giả thuyết thứ hai ngụ ý các thành phần giàu oxy so với các thành phần của hành tinh chúng ta. Bằng cách phản ứng với sắt, oxy sẽ tạo thành oxit sắt, còn được gọi là ‘gỉ’. Bề mặt của sao Hỏa có màu đỏ từ oxit sắt, nhưng giống như ba người chị em trên cạn của nó (Trái đất, sao Thủy và sao Kim), nó có lõi là sắt không bị ôxy hóa. Tuy nhiên, nếu mật độ thấp hơn của các hành tinh TRAPPIST-1 hoàn toàn là do sắt bị oxy hóa, thì các hành tinh này sẽ bị ‘rỉ sét đến tận tim’ và có thể không có lõi thực sự, không giống như Trái đất. Theo Eric Agol, nhà vật lý thiên văn tại Đại học Washington và là tác giả chính của nghiên cứu mới, câu trả lời có thể là sự kết hợp của cả hai kịch bản – ít sắt nói chung và một số sắt bị oxy hóa.

Giả thuyết thứ ba được các nhà nghiên cứu đưa ra là các hành tinh này được làm giàu nước hơn so với Trái đất. Giả thuyết này sẽ đồng ý với các kết quả lý thuyết độc lập cho thấy sự hình thành của các hành tinh TRAPPIST-1 cách xa ngôi sao của chúng hơn, trong một môi trường lạnh, giàu băng, sau đó là sự di cư bên trong. Nếu lời giải thích này là đúng, thì nước có thể chiếm khoảng 5% tổng khối lượng của bốn hành tinh bên ngoài. Trong khi đó, nước chỉ chiếm chưa đến 1/10 của 1% tổng khối lượng Trái đất. Ba hành tinh bên trong TRAPPIST-1, nằm quá gần các ngôi sao của chúng để nước ở trạng thái lỏng trong hầu hết các trường hợp, sẽ cần các bầu khí quyển nóng và dày đặc như trên Sao Kim, nơi nước có thể tiếp tục liên kết với hành tinh ở dạng hơi. Nhưng theo Eric Agol,

Caroline Dorn, nhà vật lý thiên văn tại Đại học Zurich và là đồng tác giả của bài báo, vui mừng: “Bầu trời đêm đầy ắp các hành tinh và chỉ trong vòng 30 năm qua, chúng ta mới có thể bắt đầu làm sáng tỏ những bí ẩn của chúng. “Hệ thống TRAPPIST-1 rất hấp dẫn bởi vì xung quanh ngôi sao độc đáo này, chúng ta có thể tìm hiểu về sự đa dạng của các hành tinh đá trong một hệ thống duy nhất. Và chúng ta cũng có thể tìm hiểu thêm về một hành tinh bằng cách nghiên cứu các nước láng giềng của nó, vì vậy hệ thống này là hoàn hảo cho điều đó.

Nguồn truyện:

Tài liệu do Đại học Liege cung cấp . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa về kiểu dáng và độ dài.

Tham khảo Tạp chí :

1. Eric Agol, Caroline Dorn, Simon L. Grimm, Martin Turbet, Elsa Ducrot, Laetitia Delrez, Michaël Gillon, Brice-Olivier Demory, Artem Burdanov, Khalid Barkaoui, Zouhair Benkhaldoun, Emeline Bolmont, Adam Burgasser, Sean Carey, Julien de Wit, Daniel Fabrycky, Daniel Foreman-Mackey, Jonas Haldemann, David M. Hernandez, James Ingalls, Emmanuel Jehin, Zachary Langford, Jérémy Leconte, Susan M. Lederer, Rodrigo Luger, Renu Malhotra, Victoria S. Meadows, Brett M. Morris, Francisco J. Pozuelos, Didier Queloz, Sean N. Raymond, Franck Selsis, Marko Sestovic, Amaury HMJ Triaud, Valerie Van Grootel. Tinh chỉnh Phân tích thời gian vận chuyển và trắc quang của TRAPPIST-1: Khối lượng, Bán kính, Mật độ, Động lực học và Ephemerides . Tạp chí Khoa học Hành tinh , năm 2021; 2 (1): 1 DOI:10.3847 / PSJ / Abd022