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TRAPPIST-1eは、地球から40.7光年（12.5パーセク、385兆キロメートル、239兆マイル）離れたみずがめ座にある超低温矮星TRAPPIST -1のハビタブルゾーン内を公転する、岩石質の地球に近いサイズの系外惑星です。天文学者たちは、惑星が恒星の前を横切る際に恒星の光が減光する様子を測定するトランジット法を用いて、この系外惑星を発見しました。
この系外惑星は、スピッツァー宇宙望遠鏡の観測によって発見された、恒星を周回する7つの惑星のうちの1つです。[ 1 ] [ 7 ] 7つのうち3つ（e、f、g）はハビタブルゾーン/「ゴルディロックス」ゾーンにあります。[ 8 ] [ 9 ] TRAPPIST-1eは、質量、半径、密度、重力、温度、恒星フラックスが地球と似ています。[ 3 ] [ 10 ]また、TRAPPIST-1eには雲のない水素が主成分の大気がないことも確認されており、この惑星に大気があるとすれば、太陽系の地球型惑星のようなコンパクトな大気を持つ可能性が高いことを意味します。[ 11 ]
2018年11月、研究者らは、多惑星系にある7つの系外惑星のうち、TRAPPIST-1eが地球型海洋惑星である可能性が最も高く、居住可能性に関してさらに研究する価値があると判断した。 [ 12 ]居住可能な系外惑星カタログによると、TRAPPIST-1eは発見された潜在的に居住可能な系外惑星の中で最も優れたものの1つである。 [ 13 ] 2025年の最新の観測では、大気があるかどうかを確実に結論付けることはできなかったが、特定の大気シナリオを排除することはできた。
TRAPPIST-1eはトランジット法によって検出されました。この方法では、惑星が恒星と地球の間を通過する際に、恒星の光のごく一部が遮られます。これにより、科学者たちは惑星の半径を正確に測定することができました。0.920 R 🜨 、約83 km (52 mi)の小さな不確実性。トランジットタイミングの変動と高度なコンピュータシミュレーションにより、惑星の質量が制約され、 0.692 M 🜨 、つまり金星より約 15% 質量が小さい。[ 2 ] TRAPPIST-1e の表面重力は地球の 82% で、この系で 3 番目に低い。半径と質量も TRAPPIST-1 の惑星の中で 3 番目に小さい。[ 2 ]
TRAPPIST-1eの半径と質量が誤差範囲の小さい精度で決定されたため、科学者たちは惑星の密度、表面重力、組成を正確に計算することができた。2018年の初期密度推定では、密度は5.65 g/cm³で 、地球の密度5.51 g/cm³の約1.024倍と推定された。TRAPPIST-1eは、純粋な岩石-鉄組成と一致する密度を持つ唯一の惑星であり、地球よりも密度が高い唯一の惑星であったため、その系では異例であるように見えた（ TRAPPIST-1cも完全に岩石で構成されているように見えたが、密度はTRAPPIST-1eよりも低かった）。TRAPPIST-1eの密度が高いということは、地球のような組成と固い岩石の表面を示唆している。これはTRAPPIST-1の惑星の中でも異例であるように見えた。なぜなら、ほとんどの惑星は、厚い蒸気/高温のCO₂大気、全球的な液体の海、または氷殻のいずれかで完全に覆われている密度と一致する密度を持つと考えられていたからである。[ 3 ]しかし、より精緻な推定によると、この系内のすべての惑星は岩石質の組成と一致して同様の密度を持ち、TRAPPIST-1eはやや低いものの地球に似た体積密度を持っていることが示されています。[ 2 ]
この惑星は、アルベドが0、つまり「黒体」温度として計算された平衡温度が246.1 K （-27.1 °C 、-16.7 °F ）である。 [ 10 ]しかし、より現実的な地球のようなアルベドの場合、これは惑星の表面温度の非現実的なイメージを与える。地球の平衡温度は255 Kである。[ 14 ]地球の表面温度を我々が経験するレベルまで上昇させるのは、地球の温室効果ガスである。TRAPPIST-1eに厚い大気がある場合、その表面は平衡温度よりもはるかに暖かくなる可能性がある。
この惑星は、TRAPPIST-1と呼ばれる(後期M 型)超低温矮星の周りを公転している。この星の質量は 0.089 M☉で、褐色矮星と低質量星の境界付近であり、半径は 0.121 R☉である。温度は2,516 K (2,243 °C; 4,069 °F)で、年齢は 76 億である。比較すると、太陽の年齢は 46億年[ 15 ]で、温度は5,778 K (5,505 °C; 9,941 °F) [ 16 ]である。この星は金属に富んでおり、金属量([Fe/H]) は 0.04、つまり太陽の 109% である。これは特に奇妙なことだ。なぜなら、褐色矮星と水素核融合星の境界付近にあるこのような低質量星は、太陽よりも金属含有量がかなり少ないと予想されるからである。その光度（L☉）は太陽の0.0522%である。
この星の視等級、つまり地球から見た明るさは18.8である。そのため、肉眼で見るには暗すぎる。
TRAPPIST-1eは主星の周りを非常に近い軌道で公転しています。TRAPPIST-1の周りを一周するのにかかる時間はわずか6.099 地球日（約146 時間）です。公転距離は0.02928285天文単位（440万km 、270万マイル）で、地球と太陽の間の距離の3%弱です。比較のために挙げると、太陽系で最も近い惑星である水星は、太陽から0.38天文単位（5700万km、3500万マイル）の距離を公転するのに88日かかります。主星に非常に近いにもかかわらず、TRAPPIST-1eは主星の光度が低いため、地球が太陽から受ける光の約60%しか受け取っていません。この星は惑星の表面から約2.17度の角度で見えるため、地球から見た太陽の約4倍の大きさに見えるでしょう。
ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡によるトランジット観測では、大気の存在について明確な答えは得られなかったものの、多くの大気シナリオが否定されました。詳しくは、下記の「居住可能性」に関する研究をご覧ください。
この系外惑星は、主星のハビタブルゾーン内を公転していると発表されました。ハビタブルゾーンとは、適切な条件と大気特性があれば、惑星の表面に液体の水が存在する可能性がある領域です。 TRAPPIST-1e の半径は約 0.91 R 🜨なので、岩石惑星である可能性が高いです。その主星は赤色超低温矮星で、質量は太陽の約 8% しかありません (褐色矮星と水素核融合星の境界に近い)。そのため、TRAPPIST-1 のような星は、太陽の2,000 倍以上長い 12 兆年もの間安定して存在できる可能性があります。 [ 17 ]このように長期間存在できる能力があるため、新しい星を形成するために必要なガスが枯渇し、既存の星が死に始めるとき、TRAPPIST-1 は宇宙に残る最後の星の 1 つになる可能性が高いです。
TRAPPIST-1eは潮汐固定されている可能性が高い（つまり、片方の半球が恒星に常に面しているのに対し、もう片方の半球はそうではない）ため、惑星の居住可能性は低下する可能性があるが、2018年に発表されたTRAPPIST-1eおよび他のTRAPPIST-1惑星のより詳細な研究により、この惑星は実際には地球に最も近いサイズの惑星の1つであり、半径は91%、質量は77%、密度は102.4%（5.65 g/cm 3 ）、表面重力は93%であることが判明した。TRAPPIST-1eは、固い岩石の表面を持つ地球型惑星であることが確認されている。表面に液体の水が溜まるほど低温だが、 TRAPPIST-1f、g、hのように凍るほど低温ではない。[ 3 ]
この惑星は地球の60.4%の恒星フラックスを受けており、地球より約3分の1低いものの、火星よりはかなり多い。[ 10 ]平衡温度は、惑星が宇宙に反射する光の量に応じて、 225 K (-48 °C; -55 °F) [ 18 ]から246.1 K (-27.1 °C; -16.7 °F) [ 10 ]の範囲である。これら2つは、地球と火星の間の値でもある。さらに、ワシントン大学のモデルによると、大気は居住可能性を損なうほど濃密でも厚くもないことが確認されている。[ 11 ]大気が十分に濃密であれば、惑星の暗い側に余分な熱を伝達するのに役立つ可能性もある。
2024年のモデリングに基づく研究によると、TRAPPIST-1eは主星によって大気が剥ぎ取られている可能性があり、これはおそらくその短い公転周期の結果であり、生命にとって住みにくい環境になっている。同じ現象がこの系の他の惑星の大気にも影響を与える可能性がある。[ 19 ] [ 20 ]
ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡のNIRSpec装置を用いたTRAPPIST-1eの4回の観測に基づき、研究者らは大気の存在を裏付ける、あるいは否定する決定的な証拠を見つけることができなかった。分析の結果、データで十分に説明できる2つのモデルが示された。1つ目はフラットラインモデルで、これは2つのことを意味する可能性がある。TRAPPIST-1eは岩石のみで構成されているか、あるいは未知の種類の大気が厚い高層雲に完全に隠されているかのいずれかである。2つ目のモデルは窒素を主成分とする窒素に富む大気の範囲である。窒素シナリオの中では、微量のメタン（CH₄ ）が混入している可能性が「暫定的に高い」とされている。著者らは、TRAPPIST-1eの研究における主な制約は、活動的な恒星の影響を軽減することであると結論付けている。これを克服するため、JWSTによる15回の追加観測からなる新たなプログラムが進行中である。このプログラムでは、TRAPPIST-1eとその隣の惑星であるTRAPPIST-1b（岩石のみで構成されていると考えられている）の連続トランジットを観測する予定である。岩石惑星からの信号を使用して恒星の活動を補正することで、TRAPPIST-1eに大気があるかどうかを明らかにできる可能性がある。[ 6 ] [ 21 ]
ミカエル・ギヨン[ 22 ]率いる天文学者チームは、チリのアタカマ砂漠にあるラ・シヤ天文台のTRAPPIST（トランジット惑星および微惑星小型望遠鏡）望遠鏡[ 23 ]を使用してTRAPPIST - 1を観測し、周回する惑星を探しました。トランジット測光法を利用することで、矮星の周りを公転する地球サイズの惑星を3つ発見しました。最も内側の2つは主星に潮汐固定されていますが、最も外側の1つは系のハビタブルゾーン内またはそのすぐ外側にあるようです。[ 24 ] [ 25 ]チームは2015年9月から12月にかけて観測を行い、その成果を2016年5月号のNature誌に発表しました。[ 7 ] [ 23 ]
当初の主張と推定された惑星の大きさは、2017年に7つの惑星からなる惑星系全体が明らかになった際に修正された。