特拉比斯特-1行星系統

這個重要發現由比利時列日大學牽頭的國際小組完成。早在5月，研究人員用太空望遠鏡發現Trappist-1每隔一定時間會變暗，說明有物體會定期經過它。

科學家們通過計算和分析，終於確定Trappist-1周圍存在3顆行星，且發現最接近它的兩顆行星的大氣環境與地球、金星和火星相近。

科學家們再通過地面望遠鏡和更強大的“斯皮策”望遠鏡等設備結合觀測，最終發現7顆行星，並確定了該星系軌道周期、各行星與Trappist-1間的距離以及行星的半徑和質量。是已知行星系統中擁有次多類地行星的系統，其系統僅次於太陽系和克卜勒-90星系。

因研究人員最早是使用位於智利的Trappist望遠鏡發現到這顆恆星的，這顆恆星被命名為Trappist-1，這個星系則叫Trappist-1星系。

此次研究中的TRAPPIST-1，質量只有太陽的8%，半徑為太陽的12%。天文學家最早發現的3顆圍繞其運轉的行星，距主星的距離都約為日地距離的十分之一，但都具有幾乎和地球相同的質量。

基本介紹

• 中文名：特拉比斯特-1行星系統
• 外文名：TRAPPIST-1行星系統
• 別名：修道院-1行星系統 
• 行星數：七顆行星

星系環境

TRAPPIST-1這顆恆星，大小只有太陽的9%。在恆星家族中，TRAPPIST-1是個小個頭。TRAPPIST-1行星系統也是一個迷你的行星系統。圍繞著TRAPPIST-1運轉的這七顆行星， 其總體軌道的長度，比太陽系裡水星圍繞太陽運轉的軌道長度還要短。因此，七顆行星的公轉周期都很短，以天為單位。正是這種特性，使得地球上的科學家可以在短時間內有大量的機會觀察到行星凌日現象；通過觀察TRAPPIST-1的光變現象，科學家從其複雜多變的光變曲線中，推測出了這七顆行星的存在，並由此進一步推測出每個行星的大小、密度、軌道參數和表面重力等信息。

TRAPPIST-1恆星與太陽的大小對比

科學家利用哈勃望遠鏡對TRAPPIST-1行星系統的d、e、f、g這四顆星的大氣層構成情況進行了研究。他們得出的科學推論可以說相當吸引眼球：TRAPPIST-1行星系統的七顆行星都是岩質行星，其中有些行星可能含有最高達到其自身質量的5%的水，比地球海洋儲水量多250倍。另外，d、e、f這三顆星的大氣層並不是富含氫氣的類型（氫氣太多了，會在星球內部造成溫室效應，因而富含氫氣的大氣層不利於生命演化）。相反,它們的大氣構成更像是地球類型，含有二氧化碳、氧氣等元素。這其中尤其引人注目的是e這顆行星，它在形態、大小、密度和光照幅度等方面，與地球極其相似。而且，e行星也處在宜居帶中。

雖然這些行星，離地球只有40光年，但是依靠現有的技術，科學家還是無法對其進行直接成像。目 前，我們看到的對於TRAPPIST-1行星系統的描述，都是科學家根據已知的可信的數據，在電腦上模擬出來的。

模擬在行星Trappist-1e上的視圖（光點是其他行星）

2019年，NASA發射了詹姆斯·韋伯太空望遠鏡，它對準了TRAPPIST-1行星系統，將要詳細探明其中每顆行星的大氣構成，以便進一步了解這些行星是否有孕育生命的可能。

系統特徵

天文學家於2017年2月宣布在TRAPPIST-1周圍發現7顆類地行星，並且其中5顆（b、c、e、f、g）的體積與地球接近，另外兩顆（d、h）的體積則在火星與地球之間。有3顆（e、f 、g）的軌道位於宜居帶內。其中較內側的6顆行星的質量總和占母恆星的0.02%。

這7顆行星的平均密度在地球的0.6至1.17倍之間（地球密度 ρ_⊕ 為 5.51 g/cm），代表它們主要由岩石組成。其中6顆密度的誤差範圍過大，無法指出組成成分中是否有揮發物質與含量，只有TRAPPIST-1f的值為 0.60±0.17 ρ_⊕，暗示可能存在水冰層甚至大氣層等揮發成分。

TRAPPIST-1的7顆行星公轉軌道都遠小於水星的公轉軌道。最內側的2顆（b與c）與母恆星距離只相當於地球與月球距離的1.6倍。每顆行星會在彼此的天空中顯著地交錯出現，並且在某些情形下，所見到的直徑會是地球上所見月球直徑數倍 。最靠近母恆星的行星其一“年”僅相當於1.5個地球日，而第6顆行星的軌道周期也只有12.3個地球日。第7顆行星的軌道周期大約是20個地球日，這是因為只觀測到它的一次凌星現象。一般認為年輕矮星表面會發生頻繁而強烈的耀斑，會使靠近母恆星的行星大氣層被剝離 。

軌道近共振

TRAPPIST-1系統中較內側6顆行星的軌道幾乎是共振的，分別具有大約24/24、24/15、24/9、24/6、24/4與24/3比例的相對周期，或者是與最近鄰天體周期比例（方向向外）大約是8/5、5/3、3/2、3/2與4/3（即1.603、1.672、1.506、1.509和1.342）。這是太陽系外行星系統中已知最長的近共振鏈，並且這現象被認為是所有行星在距離母恆星更遠處形成後，在殘餘的原行星盤內向內部遷移時互相互動作用造成。這樣的向內遷移過程增加了液態水存在於這些行星表面的機率。最外側行星的軌道周期仍無法得知較精確數值，無法得知是否與其他6顆行星共振。

行星大氣光譜

因TRAPPIST-1系統規模相對較小，且行星通過恆星盤面與觀測者之間時會產生凌星現象，天文學家可在TRAPPIST-1的行星凌星時觀測恆星光通過行星大氣層後的光譜變化以研究行星光譜。

從哈勃空間望遠鏡獲得的TRAPPIST-1b與c合併透射光譜分析結果排除前述兩顆行星大氣層中主要是由氫組成的無雲大氣層可能性；因此它們不太可能有延伸到高處的高層大氣層,除非是在高空處有較多雲層。兩顆行星其他大氣層結構分布則是從無雲水蒸氣組成至類似金星大氣層，並且表現是無特徵的連續譜。

透過詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（JWST）與歐洲極大望遠鏡（EELT）等未來望遠鏡的觀測，天文學家預期將可觀測到行星大氣層內的溫室氣體成分，允許天文學家更精準地推測系外行星表面狀況。未來的望遠鏡觀測結果或許還可以偵測到大氣層內的臭氧與甲烷等允許生命存在的化學環境特徵。

行星自轉

TRAPPIST-1的所有7顆行星都已被潮汐鎖定（即自轉周期等於公轉周期），這讓該系統行星演化生命“更具挑戰性” 。另一個較低的可能性則是某幾顆行星被鎖定在較高階的自轉軌道共振狀態。被潮汐鎖定的行星可能會在永晝的晝半球和永夜的夜半球之間有極大溫差，這可能會產生環繞行星的極強風。因此，這類行星晝半球與夜半球之間的晨昏圈可能是最適合生命生存的區域。

發展歷史

2016年,位於智利的TRAPPIST望遠鏡，在離地球40光年遠的恆星TRAPPIST-1的周圍，發現了兩顆系外行星，它們被命名為TRAPPIST-1b和TRAPPIST-1c。接著，NASA的斯皮策望遠鏡又發現了TRAPPIST-1周圍的另外五顆行星：TRAPPIST-1d、e、f、g、h。

系統組成

TRAPPIST-1行星系

成員(與母恆星距離由近至遠)	質量	半長軸(AU)	軌道周期(天/地球日)	離心率	軌道傾角	半徑	氣壓
TRAPPIST-1b	0.8±0.3 M⊕	0.0111±0.0003	1.51087081 ± 0.00000060	0.019±0.008	89.65 ± 0.25°	1.086±0.035 R⊕	4.23Pa
TRAPPIST-1c	1.6±0.6 M⊕	0.01522	2.4218233 ± 0.0000017	0.014±0.005	89.67 ± 0.17°	1.03 ± 0.03R⊕	3.77Pa
TRAPPIST-1d	0.33±0.15 M⊕	0.0214 ± 0.0006	4.0498 ± 0.0002	0.003±0.004	89.75 ± 0.16°	0.76 ± 0.030 R⊕	8.35Pa
TRAPPIST-1e	0.62±0.58 M⊕	0.0282	6.099615 ± 0.000011	0.007±0.003	89.86 ± 0.11°	0.918 ± 0.039 R⊕	4.39Pa
TRAPPIST-1f	0.36±0.12 M⊕	0.0371±0.0011	9.206690 ± 0.000015	0.011±0.003	89.680 ± 0.034°	1.045 ± 0.038 R⊕	2.73Pa
TRAPPIST-1g	0.57±0.04 M⊕	0.0451±0.0014	12.35294 ± 0.00012	0.003±0.002	89.710 ± 0.025°	1.127 ± 0.041 R⊕	1.88Pa
TRAPPIST-1h	0.09±0.08 M⊕	0.0596	18.7663±0.0007	0.09±0.03	89.80 ± 0.07°	0.70 ± 0.05R⊕	0.06Pa

觀察發現

TRAPPIST-1星系中的b、c、d、e、f、g、h這七顆行星都已經被母恆星潮汐鎖定，而最外側的行星可能位於該系統的適居帶內或外側距離邊緣不遠處。

b,c,d三顆行星距離母恆星極近（分別為日地距離的1%、1.5%、3%），因此內側兩顆行星的軌道周期分別只有1.5和2.4日，而第三顆的軌道尚未完全確認，約在4.5至73日之間。

圖片

要注意的是，被潮汐鎖定的行星可能會在永晝的晝半球和永夜的夜半球之間有極大溫差，這可能會產生環繞行星的極強風。因此，這類行星晝半球與夜半球之間的晨昏圈可能是最適合生命生存的區域。

這3顆超冷矮星的大小和溫度，與地球及金星十分相似。研究認為，鑒於它們的大小及與低強度恆星的距離，它們表面或有區域的溫度適宜生存及容許液態水出現。

米夏埃爾·吉隆（Michael Gillon）表示，這是第一次在太陽系以外，發現在星球上可能有生物的痕跡，而且體積與地球相似，是最有潛質可作移居的星球。參與研究的美國麻省理工學院博士威特表示：“這次發現有如天文科學界中頭獎。”

2017年2月23日凌晨2點，天文學家宣布，在距離地球40光年的單顆恆星周圍發現7顆地球大小的類地行星，其中3顆確定位於宜居帶內，或許它們都有水存在。該發現一舉打破了在太陽系外單顆恆星周圍發現“宜居帶內”行星數量的紀錄。