Los planetas que hay alrededor de la débil
estrella roja TRAPPIST-1, a sólo 40 años
luz de la Tierra, Dos de los planetas fueron detectados por primera vez en 2016
con el Telescopio TRAPPIST-sur, (el Pequeño
Telescopio de Planetas Transitorios y Planetesimales) 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].
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!”.
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.
Los astrónomos que utilizan el Telescopio
Espacial Hubble de la NASA han realizado el primer estudio espectroscópico de
los planetas del tamaño de la Tierra (d, e, f y g) dentro de la zona habitable
alrededor de la estrella cercana TRAPPIST-1.
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.
Hubble revela que al menos tres de los
exoplanetas (d, e y f) no parecen contener atmósferas hinchadas y ricas en hidrógeno,
similares a los planetas gaseosos como Neptuno.
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.
"Uno de estos cuatro podría ser un mundo
acuático", dijo Wakeford. "Uno podría ser un exo-Venus, y otro
podría ser un exo-Marte. Es interesante porque tenemos cuatro planetas que
están a diferentes distancias de la estrella. De modo que podemos aprender
un poco más sobre nuestro diverso sistema solar, porque estamos aprendiendo
cómo la estrella TRAPPIST ha impactado su conjunto de planetas ".
Al
no detectar la presencia de una gran cantidad de hidrógeno en las atmósferas de
los planetas, el Hubble está ayudando a allanar el camino para el Telescopio
Espacial James Webb de la NASA, cuya inauguración está programada para 2019.
Webb explorará más profundamente las atmósferas planetarias en busca de gases
más pesados como dióxido de carbono, metano, agua y oxígeno. La presencia
de tales elementos podría ofrecer indicios de si la vida podría estar presente,
o si el planeta era habitable.
Se necesitan observaciones adicionales para determinar el contenido de
hidrógeno de la atmósfera del cuarto planeta (g). El hidrógeno es un gas
de efecto invernadero, que sofoca a un planeta que orbita cerca de su estrella,
por lo que es cálido e inhóspito para la vida. Los resultados, en cambio,
favorecen atmósferas más compactas como las de la Tierra, Venus y Marte.
“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.
"Hubble está haciendo el trabajo de
reconocimiento preliminar para que los astrónomos que usen Webb sepan por dónde
empezar", dijo Nikole Lewis del Instituto de Ciencia del Telescopio
Espacial (STScI) en Baltimore, Maryland, co-líder del estudio de
Hubble. "La eliminación de un posible escenario para la composición
de estas atmósferas permite a los astrónomos del telescopio Webb planificar sus
programas de observación para buscar otros posibles escenarios para la
composición de estas atmósferas".
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”.
El Telescopio Espacial Hubble es un
proyecto de cooperación internacional entre la NASA y la ESA (Agencia Espacial
Europea). El Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt,
Maryland, administra el telescopio. El Instituto de Ciencia del Telescopio
Espacial (STScI) en Baltimore lleva a cabo operaciones científicas de
Hubble. STScI es operado para la NASA por la Asociación de Universidades
para la Investigación en Astronomía, Inc., en Washington, DC
