Un nuevo estudio ha revelado que, la composición de los siete planetas
que orbitan a la cercana estrella enana ultrafría TRAPPIST-1, es
básicamente rocosa y que, potencialmente, algunos podrían albergar más
agua que la Tierra. La densidad de los planetas, que ahora se conoce con
mucha más precisión, sugiere que algunos de ellos podrían tener hasta
un 5% de su masa en forma de agua, aproximadamente 250 veces más que los
océanos de la Tierra. Los planetas más calientes, más cercanos a su
estrella, son propensos a tener densas atmósferas de vapor, y los más
distantes probablemente tengan sus superficies heladas. En cuanto a
tamaño, densidad y cantidad de radiación que reciben de su estrella, el
cuarto planeta es el más parecido a la Tierra. Parece ser el planeta más
rocoso de los siete y tiene posibilidades de albergar agua líquida.
Esta ilustración muestra varios de los planetas que orbitan a la
estrella enana roja ultrafría TRAPPIST-1. Nuevas observaciones,
combinadas con sofisticados análisis, han proporcionado estimaciones de
las densidades de los siete planetas del tamaño de la Tierra y sugieren
que son ricos en materiales volátiles, tratándose probablemente de agua.
Se muestran a la misma escala pero no en las posiciones relativas correctas.
Crédito:
ESO/M. Kornmesser
Las medidas de densidad, combinadas con los modelos de las composiciones de los planetas, sugieren firmemente que los siete planetas TRAPPIST-1 no son mundos rocosos estériles. Parecen contener cantidades significativas de material volátil, probablemente agua [3], que alcanza hasta un 5% de la masa del planeta en algunos casos, lo cual supone una gran cantidad: en comparación, ¡solo el 0,02 % de la masa de la Tierra es agua!
Los planetas que hay alrededor de la débil estrella roja TRAPPIST-1, a sólo 40 años luz de la Tierra, fueron detectados por primera vez en 2016 con el Telescopio TRAPPIST-sur, instalado en el Observatorio La Silla de ESO. Durante el año siguiente se llevaron a cabo otras observaciones, tanto desde telescopios terrestres, como el Very Large Telescope de ESO, como con el Telescopio Espacial Spitzer de la NASA, revelando que no había menos de siete planetas en el sistema,
cada uno de un tamaño parecido al de la Tierra. Se llaman TRAPPIST-1b,
c, d, e, f, g y h, en el sentido en el que aumenta la distancia de la
estrella central [1].
Ahora se han llevado a cabo más observaciones, tanto con telescopios basados en tierra, incluyendo la instalación SPECULOOS, casi completa, en el Observatorio Paranal de ESO, como desde el Telescopio Espacial Spitzer y el Telescopio Espacial Kepler
de la NASA. Un equipo de científicos, liderado por Simon Grimm, de la
Universidad de Berna (Suiza), ha aplicado métodos de modelado
informático muy complejos a los datos disponibles y ha determinado las
densidades de los planetas con mucha más precisión [2].
Este esquema compara las masas y la energía recibida de los siete
planetas de TRAPPIST-1, junto con las propiedades de los cuatro planetas
más interiores del Sistema Solar.
Crédito:
Crédito:
NASA/JPL-Caltech
Simon Grimm explica cómo se determinan las masas: “Los planetas
de TRAPPIST-1 están tan juntos que interfieren entre sí
gravitatoriamente, por lo que, cuando pasan frente a la estrella, hay un
ligero cambio en los tiempos. Estos cambios dependen de las masas de
los planetas, sus distancias y otros parámetros orbitales. Con un modelo
informático simulamos las órbitas de los planetas hasta que los
tránsitos calculados concuerdan con los valores observados y de ahí
derivamos las masas planetarias”.
Eric Agol, miembro del equipo, nos habla el significado de este hallazgo: “Una
meta, perseguida desde hace un tiempo dentro del campo del estudio de
los exoplanetas, ha sido conocer la composición de los planetas que son
similares a la Tierra en tamaño y temperatura. El descubrimiento de
TRAPPIST-1 y las capacidades de las instalaciones de ESO en Chile y del
Telescopio Espacial Spitzer de la NASA en órbita, lo han hecho posible.
¡Por primera vez tenemos una pista que nos dice de qué están hechos los
exoplanetas del tamaño de la Tierra!”.
Esta infografía compara el sistema planetario de TRAPPIST-1 con la
zona interior del Sistema Solar y las cuatro lunas galileanas del
planeta Júpiter.
Crédito:
NASA/JPL-Caltech
Las medidas de densidad, combinadas con los modelos de las composiciones de los planetas, sugieren firmemente que los siete planetas TRAPPIST-1 no son mundos rocosos estériles. Parecen contener cantidades significativas de material volátil, probablemente agua [3], que alcanza hasta un 5% de la masa del planeta en algunos casos, lo cual supone una gran cantidad: en comparación, ¡solo el 0,02 % de la masa de la Tierra es agua!
“Las densidades, pese a ser pistas importantes sobre la composición de los planetas, no dicen nada de habitabilidad. Sin embargo, nuestro estudio es un paso importante mientras seguimos explorando si estos planetas podrían sustentar vida”, afirmó Olivier Brice Demory, coautor en la Universidad de Berna.
TRAPPIST-1b y c,
los planetas más interiores, parece tener núcleos rocosos y estar
rodeados de atmósferas mucho más gruesas que la de la Tierra. Por su
parte, TRAPPIST-1d
es el más ligero de los planetas, con un 30 por ciento de la masa de la
Tierra. Los científicos no están seguros de si tiene una gran
atmósfera, un océano o una capa de hielo.
El equipo de investigación se sorprendió por el hecho de que TRAPPIST-1e
sea el único planeta del sistema un poco más denso que la Tierra, lo
que sugiere que puede tener un núcleo más denso de hierro y que no
necesariamente tiene una atmósfera espesa, un océano o una capa de
hielo. Resulta misterioso que TRAPPIST-1e parezca tener una composición
mucho más rocosa que el resto de los planetas. En términos de tamaño,
densidad y de la cantidad de radiación que recibe de su estrella, es el
planeta más similar a la Tierra.
TRAPPIST-1f, g y h están lo suficientemente lejos de la estrella anfitriona como para que el agua pueda congelarse y formar hielos sobre sus superficies. Si tienen atmósferas delgadas, sería improbable que contuvieran las moléculas pesadas que encontramos en la Tierra, como el dióxido de carbono.
TRAPPIST-1f, g y h están lo suficientemente lejos de la estrella anfitriona como para que el agua pueda congelarse y formar hielos sobre sus superficies. Si tienen atmósferas delgadas, sería improbable que contuvieran las moléculas pesadas que encontramos en la Tierra, como el dióxido de carbono.
“Es interesante que los planetas más densos no sean los que están más cerca de la estrella, y que los planetas más fríos no tengan atmósferas gruesas”, señala la coautora del estudio Caroline Dorn, de la Universidad de Zúrich (Suiza).
El sistema TRAPPIST-1 seguirá siendo un foco de intenso escrutinio
por parte de numerosas instalaciones terrestres y espaciales, incluyendo
el ELT (Extremely Large Telescope) de ESO y el Telescopio Espacial James Webb de NASA/ESA/CSA.
Los equipos de investigación también están invirtiendo esfuerzos en
buscar otros planetas alrededor de estrellas rojas débiles como
TRAPPIST-1. Como miembro de este grupo, Michaël Gillon explica [4]: “Este
resultado pone de relieve el enorme interés de explorar estrellas
enanas ultrafrías cercanas — como TRAPPIST-1 — para el tránsito de
planetas terrestres. Ese es exactamente el objetivo de SPECULOOS,
nuestro nuevo buscador de exoplanetas, que está a punto de iniciar
operaciones en el Observatorio Paranal de ESO, en Chile”.
Este vídeo, creado a partir de ilustraciones, compara los siete planetas que orbitan a la estrella enana roja ultrafría TRAPPIST-1 en la misma escala. Nuevas observaciones, combinadas con sofisticados análisis, han proporcionado estimaciones de las densidades de los siete planetas del tamaño de la Tierra y sugieren que son ricos en materiales volátiles, tratándose probablemente de agua.
Se muestran a la misma escala pero no en las posiciones relativas correctas.
Se muestran a la misma escala pero no en las posiciones relativas correctas.
Notas
[1] Los planetas fueron descubiertos usando el Telescopio TRAPPIST-sur, basado en tierra e instalado en el Observatorio La Silla de ESO, en Chile; TRAPPIST-norte, en Marruecos; el Telescopio Espacial Spitzer de la NASA; el instrumento HAWK de ESO, instalado en el Very Large Telescope en el Observatorio Paranal, en Chile; el telescopio de 3,8 metros UKIRT, en Hawái; el telescopio Liverpool de 2 metros y el Telescopio William Herschel de 4 metros, en la isla Canaria de La Palma; y el telescopio de 1 metro SAAO, en Sudáfrica.
[2] Medir las densidades de los
exoplanetas no es fácil. Es necesario conocer tanto el tamaño del
planeta como su masa. Los planetas de TRAPPIST-1 se detectaron
utilizando el método de tránsitos, es decir, buscando pequeñas
disminuciones en el brillo de la estrella provocadas por el paso de un
planeta a través de su disco, lo cual bloquea parte de su luz. Esto da
una buena estimación del tamaño del planeta. Sin embargo, es más difícil
medir la masa de un planeta (si no hay otros efectos, los planetas con
masas diferentes tienen las mismas órbitas y no hay manera directa de
distinguirlos). Pero, en un sistema múltiple de planetas, hay una forma:
los planetas más masivos perturban las órbitas de los planetas más
ligeros. Esto, a su vez, afecta a los tiempos de los tránsitos. El
equipo dirigido por Simon Grimm ha utilizado estos efectos, muy sutiles y
complicados de detectar, para estimar las masas de los siete planetas
basándose en un gran cuerpo de información y en un análisis y modelado
de datos muy sofisticados.
[3] Los modelos utilizados también
tienen en cuenta volátiles alternativos, como el dióxido de carbono. Sin
embargo, se decantan por el agua (ya sea en forma de vapor, líquido o
hielo) como componente abundante más probable, dado que el agua es la
fuente más abundante de volátiles en los discos protoplanetarios solares
en cuanto a abundancias.
[4] La instalación del telescopio de rastreo SPECULOOS (en el Observatorio Paranal, de ESO) está a punto de completarse.
ESO
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