TRAPPIST-1, também conhecida como 2MASS J23062928-0502285, é uma estrela anã vermelha com sete exoplanetas conhecidos em seu sistema planetário. Ela se encontra na constelação de Aquário, a cerca de 40,66 anos-luz de distância da Terra, e tem uma temperatura de superfície de cerca de K ( °C; °F). Seu raio é ligeiramente maior que o de Júpiter e tem uma massa de aproximadamente 9% da massa solar. Estima-se que tenha 7,6 bilhões de anos de idade, o que a torna mais antiga que o Sistema Solar. A descoberta da estrela foi publicada em 2000.
Em 2016, observações do Transiting Planets and Planetesimals Small Telescope (TRAPPIST) no Observatório de La Silla, no Chile, e em outros telescópios levaram à descoberta de três planetas do tamanha da Terra que estão na zona habitável de TRAPPIST-1. Em 2017, análises posteriores das observações originais identificaram mais cinco planetas terrestres. Os sete planetas levam entre 1,5 e 19 dias para orbitar ao redor da estrela em órbitas circulares. Eles provavelmente apresentam um acoplamento de maré com a TRAPPIST-1, de tal forma que um hemisfério de cada planeta esteja sempre voltado para a estrela, levando a um dia permanente em um lado e a uma noite permanente no outro. Suas massas são comparáveis às da Terra e todos eles se encontram no mesmo plano; da Terra, eles parecem se mover além do disco da estrela.
Até quatro dos planetas - designados d, e, f e g - orbitam a distâncias em que as temperaturas são adequadas para a existência de água líquida e, portanto, são potencialmente habitáveis. Não há evidências de uma atmosfera em nenhum dos planetas, e as observações do TRAPPIST-1 b excluíram a existência de uma. Não está claro se as emissões de radiação do TRAPPIST-1 permitiriam a existência de tais atmosferas. Ainda assim, os planetas têm baixas densidades; podem ser compostos por grandes quantidades de materiais voláteis. Devido à possibilidade de vários dos planetas serem habitáveis, o sistema atraiu o interesse de pesquisadores e apareceu na cultura popular.
Todos os planetas da TRAPPIST-1 orbitam muito mais perto que o planeta Mercúrio em relação ao Sol. A distância entre as órbitas do TRAPPIST-1b e TRAPPIST-1c é somente 1,6 vezes a distância entre a Terra e a Lua.
Descoberta A estrela agora conhecida como TRAPPIST-1 foi descoberta em 1999 pelo astrônomo John Gizis e colegas durante um levantamento de estrelas anãs ultrafrias próximas ao nosso sistema. Ela apareceu na amostra C das estrelas pesquisadas, que foi obtida em junho de 1999. A publicação da descoberta ocorreu em 2000. O nome é uma referência ao projeto TRansiting Planets and PlanetesImals Small Telescope (TRAPPIST), que descobriu os dois primeiros exoplanetas ao redor da estrela.
Seu sistema planetário foi descoberto por uma equipe liderada por Michaël Gillion, da Universidade de Lieja, na Bélgica, que monitorou a estrela de setembro a dezembro de 2015 usando o telescópio TRAPPIST (Transiting Planets and Planetesimals Small Telescope). A pesquisa foi baseada em anomalias nas curvas de luz medidas pelo telescópio em 2015 e publicada na edição de maio de 2016 do jornal Nature, anunciando a descoberta de três planetas no sistema. A mesma equipe continuou estudando a estrela, com vários telescópios em terra e com o Telescópio Espacial Spitzer, o que levou à revelação de que o terceiro planeta era, de fato, múltiplos planetas. Um dos planetas detectados inicialmente teve sua existência descartada, totalizando sete planetas conhecidos no sistema. Os resultados desse estudo foram publicados em fevereiro de 2017, na Nature. Os telescópios e observatórios envolvidos foram o Telescópio Espacial Spitzer e o TRAPPIST, TRAPPIST-North no Observatório de Oukaïmeden, Marrocos, o Observatório Astronômico da África do Sul e os Telescópios Liverpool e William Herschel na Espanha.
O nome da estrela TRAPPIST-1 se deve ao fato de ela ter sido a primeira estrela com planetas descoberta pelo telescópio TRAPPIST. O acrônimo homenageia a ordem católica dos trapistas, conhecidos pela sua produção de cerveja.
Planetas extrassolares são designados na ordem de sua descoberta, começando com b para o primeiro, c para o segundo e assim em diante. Os três planetas descobertos primeiramente em volta do TRAPPIST-1 foram designados de b, c e d na ordem dos períodos orbitais, e o segundo lote de descobrimentos foi similarmente chamado de e até h.
As observações de TRAPPIST-1 são consideradas uma das descobertas de pesquisa mais importantes do Telescópio Espacial Spitzer. Complementaram as descobertas, as observações do Himalayan Chandra Telescope, do United Kingdom Infrared Telescope e do Very Large Telescope. Desde então, pesquisas confirmaram a existência de pelo menos sete planetas no sistema, cujas órbitas foram calculadas usando medições dos telescópios Spitzer e Kepler. Alguns veículos de notícia atribuíram incorretamente a descoberta dos planetas de TRAPPIST-1 à NASA; na realidade, o projeto TRAPPIST, responsável pela descoberta, foi financiado tanto pela NASA quanto pelo Conselho Europeu de Pesquisa da União Europeia (UE).
Características estelares Com base em medições de paralaxe, TRAPPIST-1 está localizada a uma distância de 39 anos-luz (12 parsecs) da Terra. Apesar da relativa proximidade, não é visível a olho nu, devido a seu brilho intrínseco extremamente baixo, tendo uma magnitude aparente visual de 18,8. Seu tipo espectral de M8V (M8,0 ± 0,5) indica que é uma anã vermelha, o menor e menos luminoso tipo de estrelas na sequência principal. Possui uma massa de 8% da massa solar, raio de 11,7% do raio solar e está brilhando com apenas 0,05% da luminosidade solar. Sua temperatura efetiva de 2 550 K a coloca em uma classe de estrelas conhecidas como anãs superfrias, que são estrelas de baixa massa e objetos sub-estelares (incluindo anãs marrons) com temperatura efetiva menor que 2 700 K. Esse grupo representa cerca de 15% dos objetos na vizinhança do Sol.
TRAPPIST-1 tem uma idade de mais de 500 milhões de anos; o valor preciso é desconhecido. Por serem totalmente convectivas, anãs vermelhas têm um tempo de vida muito maior que o Sol. Uma estrela com 8% da massa solar, como TRAPPIST-1, permanece na sequência principal por 12 trilhões de anos, e então evolui para uma anã azul, ao contrário de estrelas mais massivas que se tornam gigantes vermelhas. TRAPPIST-1 tem uma metalicidade, a abundância de elementos que não são hidrogênio e hélio, parecida com a solar, com uma abundância de ferro de 109% do valor solar.
Não há evidências que a estrela tenha um ciclo solar. Sua luminosidade, emitida principalmente como radiação infravermelha, é aproximadamente 0,055% do valor do Sol. Medições de baixa precisão do satélite X-ray Multi-Mirror e outros mostram que a estrela emite uma fraca radiação em comprimentos de onda curtos como raios x e radiação UV. Não há emissões detectáveis de ondas de rádio.
Período de rotação e idade Medições da rotação de TRAPPIST-1 indicaram um período de 3,3 dias. Valores anteriores de 1,4 dia aparentam terem sido causados por mudanças na distribuição das manchas estelares. Seu eixo de rotação pode ser levemente diferente daquele de seus planetas.
A idade de TRAPPIST-1 foi estimada em 7,6±2,2 bilhões de anos, tornando-a mais velha que o Sistema Solar, com seus aproximados 4,5 bilhões de anos. É esperado que brilhe por dez trilhões de anos - cerca de 700 vezes mais que a atual idade do Universo - enquanto o Sol queimará seu hidrogênio e sairá da sequência principal em alguns bilhões de anos.
Atividade Propriedades de fotosfera foram detectadas na TRAPPIST-1. Os telescópios Kepler e Spitzer observaram possíveis pontos claros, que podem ser fáculas, embora alguns possam ser grandes demais para tal. Pontos claros são correlacionados com a aparição de erupções solares.
A estrela tem um forte campo magnético, com intensidade média de aproximadamente 600 gauss. Ele causa alta atividade cronosférica, e pode ser capaz de aprisionar ejeções de massa coronal.
De acordo com Garraffo et al. (2017), a TRAPPIST-1 perde cerca de 3×10−14 massas solares anualmente por ventos solares, uma taxa aproximadamente 1,5 vez a do Sol. Dong et al. (2018) simulou as propriedades observadas da TRAPPIST-1 com uma perda 4,1×10−15 massas solares por ano. Simulações para estimação de perda de massa são complicadas pois, até 2019, a maioria dos parâmetros que governam os ventos solares da TRAPPIST-1 não são conhecidos por observação direta.
Sistema planetário A TRAPPIST-1 é orbitada por sete planetas, designados TRAPPIST-1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g, 1h e, ordem alfabética por distância crescente da estrela. Esses planetas têm período orbital entre 1,5 e 19 dias, em distâncias de 0,011 a 0,059 unidades astronômicas (1 700 000 - 8 900 000 km).
Todos os planetas estão muito mais próximos da estrela do que Mercúrio está para o Sol, assim tornando o sistema TRAPPIST-1 muito compacto. Kral et al. (2018) não detectou cometas no entorno de TRAPPIST-1 e Marino et al. (2020) não encontrou evidências de um cinturão de Kuiper, embora seja incerto se um cinturão análogo ao do Sistema Solar poderia ser observável da Terra. Observações do telescópio Atacama Large Milimiter Array não acharam evidências de um disco de poeira circunstelar.
As inclinações das órbitas planetárias relativos à eclíptica do sistema são menos de 0,1 grau, tornando TRAPPIST-1 o sistema planetário mais plano no arquivo de exoplanetas da NASA. As órbitas são altamente circulares, como mínimas excentricidades e são bem alinhadas com o eixo de rotação da TRAPPIST-1. Os planetas orbitam no mesmo plano e, da perspectiva do Sistema Solar, transitam sobre TRAPPIST-1 em suas órbitas e frequentemente passam em frente de uns aos outros.
Tamanho e composição Os raios dos planetas são estimados entre 77.5 e 112.9% do raio da Terra. A razão de massa planeta/estrela do sistema TRAPPIST-1 é similar à razão entre lua/planeta dos gigantes gasosos do Sistema Solar.
Espera-se que as composições desses planetas se assemelhem entre si e com à da Terra. As densidades estimadas dos planetas são menores que a da Terra, podendo implicar que eles tenham grandes quantidades de substâncias voláteis. Alternativamente seus núcleos podem ser menores que o terrestre e, portanto, eles possivelmente são planetas rochosos com menos ferro que a Terra, ter grandes quantidades de elementos que não o ferro ou seu ferro pode existir em uma forma oxidada ao invés de estar no núcleo. Suas densidades são muito baixas para uma composição puramente de silicato de magnésio, precisando assim da presença de compostos de baixa densidade como água. Espera-se que os planetas b, d, f, g e g contenham grandes quantidades de substâncias voláteis. Os planetas podem ter atmosferas e oceanos profundos, e conter vastos depósitos de gelo. Oceanos subterrâneos, cobertos por camadas de gelo, poderiam se formar em planetas mais frios. Várias composições são possíveis considerando as altas incertezas em suas densidades. As propriedades fotosféricas da estrela podem causar erros de precisão em medições das propriedades dos planetas de TRAPPIST-1, como suas densidades serem subestimadas em 8 porcento ou estimativas incorretas de seu conteúdo de água.
Zona habitável Num sistema planetário cuja estrela é relativamente fraca, a zona habitável está localizada mais próxima à estrela em questão do que, em comparação, a zona habitável de nosso sistema solar está próxima ao Sol. Três ou quatro planetas podem estar localizados dentro da zona habitável; estes incluem e, f e g; ou d, e e f. Em 2017, este era o maior número conhecido de planetas dentro de qualquer zona habitável dentre qualquer estrela ou sistema estelar conhecido.