سیارات منظومه تراپیست-۱ (TRAPPIST-1) در مدارهایشان به دور ستاره کوتوله فوق سرد گردش می‌کنند. این سیارات که عمدتاً سنگی هستند بر اساس مطالعه جدید انجام‌شده ظرفیت داشتن آب مایع آن‌ها حتی بیشتر از سیاره زمین است.
این تحقیق جدید چگالی سیارات موجود در این منظومه فشرده را نسبت به مطالعات پیشین با دقت بسیار بیشتری اندازه‌گیری کرده است. یافته‌ها نشان می‌دهد که در بعضی از این سیارات بیش از ۵درصد جرم می‌تواند از آب مایع تشکیل‌شده باشد. وجود آب در منظومه تراپیست-۱ پیش‌ازاین نیز گزارش‌شده بود.
این میزان یعنی ۲۵۰برابر بیشتر از مقدار آب موجود در اقیانوس‌های زمین. سایمن گریم (Simon Grimm) دانشمند سیارات فراخورشیدی از دانشگاه برن در اتریش است. وی که با تیمی از محققین با دقت زیادی به مدل‌سازی چگالی این هفت‌سیاره پرداخته است، با ایمیلی در پاسخ به وب‌سایت اسپیس گفت :
«تمام سیارات منظومه تراپیست-۱ بسیار به زمین شباهت دارند. آن‌ها هسته‌های جامد دارند و با اتمسفر احاطه‌شده‌اند.»
به‌علاوه محققان برای محدود کردن برآوردشان از ترکیبات این سیارات فراخورشیدی به یافته‌هایی دست‌یافته‌اند که ویژگی‌های آشنایی را نشان می‌دهد. آقای گریم میگوید :
«تراپیست-۱ ایی یک سیاره فراخورشیدی است که ازلحاظ جرم، شعاع و انرژی دریافتی از ستاره میزبان بیشترین شباهت را با زمین دارد.»
سیارات منظومه تراپیست-۱ ؛ یک منظومه سیاره‌ای منحصربه‌فرد
در سال۲۰۱۶، ستارهشناسان با استفاده از تلسکوپ کوچک جنوبی گذر سیاره‌ها و خرده سیاره‌ها (TRAPPIST) در کشور شیلی سه سیاره را که به دور ستاره کم‌نور ترپیست-۱ گردش می‌کردند، شناسایی کردند. کمتر از یک سال بعد، ناسا کشف هفت‌سیاره در این منظومه را تائید کرد. همه این سیارات در ناحیه زیست پذیر این ستاره کوتوله در مدار خود حرکت می‌کردند. در ناحیه زیست پذیر یک ستاره آب می‌تواند به حالت مایع در سطح سیاره وجود داشته باشد.
منظومه تراپیست-۱ را می‌توان بزرگ‌ترین اجتماع سیارات سنگی که در ناحیه زیست پذیر یک سیاره قرار دارند، لقب داد. سامانه تراپیست-۱ در فاصله ۴۰سال نوری از زمین واقع‌شده است. آقای گریم و همکارانش تصمیم گرفتند تا این منظومه سیاره‌ای را با استفاده از فنی به نام تغییرات زمان‌بندی گذر (TTV) مورداندازه‌گیری قرار دهند. با مشاهده تغییرات کوچک مقدار زمانی که طول می‌کشد تا یک سیاره بین ستاره خودش و زاویه دید ما گذر کند، که اصطلاحاً گذر یا ترنسمیت نامیده می‌شود، فن تی.تی.وی به محققان اجازه می‌دهد تا حساس‌ترین مشاهدات از جرم‌ها و چگالی‌ها سیارات را به انجام برسانند. دکتر گریم در ای رابطه میگوید :
«استفاده از فن تی.تی.وی در حال حاضر تنها روش برای تعیین جرم و به‌تبع آن چگالی سیاراتی مانند سیارات منظومه تراپیست-۱ است.»
دکتر گریم میگوید سایر روش‌ها به کار نمی‌آیند، چراکه وزن سیارات بسیار کم و یا خود ستاره مادر بسیار کم‌نور است. این متد ستارهشناسان را قادر می‌سازد جرم سیارات را در تناسب با جرم‌های ستاره‌ای به دست آورند. سپس با استفاده از شعاع سیاره، که هنگام گذر سیاره از مقابل ستاره‌اش به دست می‌آید، به‌سادگی می‌توان چگالی یک سیاره را با استفاده از این فن به دست آورد.
این‌یک تصویر هنری است که هفت‌سیاره منظومه تراپیست-۱ را در کنار زمین نشان می‌دهد. مطالعات جدید انجام‌شده نشان می‌دهد این سیارات مواد فرار زیادی مانند آب‌دارند.
محققان با تکیه‌بر داده‌هایی که از تلسکوپ فضایی اسپیتزر (Spitzer Space Telescope) و چندین تجهیزات متعلق به رصدخانه جنوبی اروپا در شیلی به دست آورده‌اند، مشاهدات دقیقی به عمل آوردند که می‌تواند تغییرات مدارهای سیاره‌ای را آشکار کند. اگر یک سیاره به‌تنهایی حول ستاره خودش گردش کند، در این حالت تنها کشش گرانشی که احساس می‌کند از جانب ستاره مادر خود است. اما درصورتی‌که منظومه سیاره‌ای مفروض دو یا چند سیاره داشته باشد، برهم‌کنش گرانشی سیارات به یکدیگر منجر می‌شود متناسب با جرمشان بر روی یکدیگر نیرو جاذبه وارد کنند. این جابه‌جایی‌ها به جرم، فاصله و سایر پارامترهای مداری سیارات بستگی دارد.
نکته مهم آنکه برای منظومه‌های سیاره‌ای شلوغی مانند تراپیست-۱ دانستن تأثیراتی که سیارات بر روی یکدیگر دارند، بسیار چالش‌برانگیز است. چراکه هرکدام از سیارات از جانب دو سیاره قبل و بعد از خود کشش گرانشی احساس می‌کند. انجام اندازه‌گیری‌ها در خصوص سیارات منظومه تراپیست-۱ به دلیل هماهنگی زیادی که میان گردش‌های مداری‌شان وجود دارد بسیار آسان است. گردش هماهنگ سیارات منظومه تراپیست-۱ یک زنجیره رزونانسی را به وجود آورده است که همه آن‌ها را به هم متصل می‌کند و درگذر زمان منجر به یک تکامل آهسته و آرام شده است. گریم در این رابطه میگوید :
«تراپیست-۱ را به‌عنوان یک منظومه سیاره‌ای ویژه می‌شناسیم، چراکه همه سیارات آن در وضعیت رزونانس قرار دارند.»
گریم با استفاده از یک شبیه‌سازی پیش‌ازاین تهیه‌کرده بود، مدارهای سیارات منظومه تراپیست-۱ را محاسبه و آن را بر داده‌های تجزیه‌وتحلیل به روش تی.تی.وی منطبق کرد. تیم مطالعاتی گریم، با استفاده از داده‌های ۲۰۰گذر، جرم و چگالی این سیارات را مدل‌سازی و مدارهای آن‌ها را تا جایی که ترنسمیت‌هایی که مشاهده کرده بودند منطبق بود، شبیه‌سازی کردند.
درنتیجه این فعالیت‌ها این محققان دریافتند که چگالی‌های سیارات منظومه تراپیست-۱ در یک بازه ۰.۶ تا ۱برابر چگالی سیاره زمین قرار دارند. هر هفت مورد این سیارات مملو از آب هستند، که مقدار آب موجود در آن‌ها به ۵درصد جرمّان نیز می‌رسد. برای مقایسه باید گفت که تنها ۰.۰۲درصد از جرم سیاره خاکی ما را آب تشکیل داده است.
تراپیست-۱بی و تراپیست-سی که درونی‌ترین سیارات منظومه تراپیست به شمار می‌روند، به‌احتمال‌زیاد هسته‌های سنگی دارند و توسط اتمسفر متراکمی که ضخامت بیشتری از جو زمین دارد، احاطه‌شده‌اند. این دو سیاره که در فاصله کمی از ستاره‌شان واقع‌شده‌اند. داغ‌ترین سیاراتی هستند که تاکنون کشف‌شده‌اند و اتمسفری ضخیم و دارای بخار دارند. در سوی مقابل اما به نظر می‌رسد سیارات دورتر در این منظومه پوشیده از یخ باشند.
آمار ارائه‌شده در این تصویر دوره مداری، فاصله از ستاره میزبان، شعاع، جرم و چگالی سیاره و درنهایت گرانش سطحی هفت‌سیاره منظومه تراپیست-۱ را با یکدیگر و نیز با سیاره داخلی منظومه شمسی مقایسه کرده است. شعاع بزرگ‌ترین مدار سیارات تراپیست یک تقریباً با شعاع مریخ برابر است؛ به این معنا که در فاصله مشابهی که در منظومه شمسی چهار سیاره واقع‌شده است، در منظومه تراپیست-۱ هفت‌سیاره وجود دارد.
سیاره تراپیست-۱دی سبک‌ترین سیارات منظومه تراپیست-۱ است و تنها ۳۰درصد زمین جرم دارد. وجود یک اتمسفر بزرگ، اقیانوس و یا یک‌لایه یخی ازجمله دلایلی هستند که برای توجیه این حجم کم بیان می‌شوند. سه سیاره تراپیست-۱اف، تراپیست-جی و تراپیست-اچ، ازآن‌جهت که فاصله زیادی تا ستاره میزبان دارند احتمالاً تمامی موجودیِ آب آن‌ها به‌صورت یخ‌زده بر روی سطح قرار دارد. در این سه سیاره احتمالاً اتمسفر نازکی وجود دارد که برخلاف زمین عاری از هرگونه موکول سنگین است.
سیاره تراپیست-۱ایی ، بیشترین شباهت را باکره خاکی ما دارد و به‌عنوان تنهای سیاره‌ای که چگالی بیشتری نسبت به زمین دارد، احتمالاً هسته آهنی چگال تر دارد و نیز اتمسفر زمین، اقیانوس و یا سطح یخ‌زده در آن دیده نخواهد شد.
محققان هشدار داده‌اند که این نتایج به‌طور مستقیمی به زیست پذیری این سیارات ارتباطی ندارد. اگرچه به دانشمندان کمک خواهد کرد تا درک بهتری از شرایط موجود در این منظومه شلوغ داشته باشند و بدین‌وسیله به برداشتن گام‌هایی در مسیر پاسخ به این پرسش که آیا سیارات منظومه تراپیست-۱ ظرفیت زیست پذیری دارند یا خیر، کمک خواهند کرد.