miércoles, 22 de febrero de 2017

A menos de 40 años luz de distancia, se encuentra el sistema TRAPPIST-1 que alberga una plétora de planetas.

Hace menos de un año, un equipo internacional de astrónomos mostró la importancia de TRAPPIST-1. TRAPPIST-1 es poco común, pertenece a la clase de estrellas pequeñas y oscuras conocidas como "enanas ultrafrías". Pero fue la presencia de tres planetas en órbita alrededor de la estrella que aumento su interés. Aunque probablemente orbiten demasiado cerca para soportar agua líquida, la proximidad de TRAPPIST-1 a la Tierra -menos de 40 años luz de distancia- hace que las observaciones detalladas de cualquier atmósfera planetaria sean una posibilidad real.

Recreación artística del Sistema TRAPPIST-1. Créditos: NASA, JPL-Caltech.

La órbita del planeta más externo de TRAPPIST-1d no estaban definidas por las observaciones iniciales, haciendo que sus descubridores realizaran observaciones de seguimiento. Lo que permitió hallar cuatro planetas más, tres de los cuales probablemente estén en la zona habitable de su estrella anfitriona. Como la órbita exterior es aún incierta, más observaciones estan en proceso.

La familia TRAPPIST

TRAPPIST-1 obtuvo su nombre del telescopio que localizó el sistema. Es parte de un proyecto belga que busca estrellas enanas cercanas para detectar planetas, ya que la estrella débil haría más fácil la observación de atmósferas planetarias. El primer telescopio del equipo estaba en el desierto de Atacama en Chile, y un segundo esta en Marruecos.

Ambos telescopios fueron utilizados para tratar de resolver la órbita de TRAPPIST-1d, que se pensaba que era el planeta más externo del sistema. Otros instrumentos se sumaron a las observaciones, incluyendo el telescopio InfraRed británico (UKIRT) de 3,8 metros en Hawai, el telescopio William Herschel de 4 metros y los telescopios Liverpool de 2 metros en La Palma, y ​​el astronómico sudafricano.

Al combinar los datos con el telescopio espacial Spitzer de la NASA fue posible identificar seis planetas en órbita. (Dos de los tránsitos que antes se pensaba que eran TRAPPIST-1d resultaron ser diferentes planetas, otro resultó ser tres planetas que transitan simultáneamente.) Un séptimo sólo se observó una sola vez, por lo que se obtendrán más observaciones; el catálogo de planetas que rodean TRAPPIST-1 aún no esta completo.
Los seis planetas interiores, TRAPPIST-1b a g, están unidos a su estrella anfitriona, con períodos orbitales de 1, 2, 4, 6, 9 y 12,35 días. Eso significa que también orbitan lo suficientemente cerca como para ejercer influencias gravitatorias entre sí, lo que puede acelerar o ralentizar las órbitas individuales. Estos crean lo que se conoce como variaciones de tiempo de tránsito, donde un planeta puede aparecer delante de su estrella anfitriona unos minutos antes o después de lo que se esperaría si está orbitando por sí mismo.

Estas interacciones orbitales pueden haber sido fundamentales para estabilizar el sistema TRAPPIST-1. Las proporciones del tiempo que tarda la órbita de los planetas vecinos son relaciones de números enteros: 8/5, 5/3, 3/2, 3/2 y 4/3. Las relaciones de enteros proporcionan interacciones que ayudan a prevenir el tipo de caos planetario que puede lanzar planetas fuera del sistema exosolar o enviarlos girando hacia la estrella anfitriona. Resonancias como ésta, muestran que los planetas se formaron lejos de su estrella anfitriona y emigraron hacia adentro debido a la fricción del disco de material. Las resonancias orbitales controlan esta migración hacia el interior y producen sistemas compactos como TRAPPIST-1.

¿Rocosos, cómo la Tierra?

Las interacciones orbitales nos dicen mucho más que la historia de los planetas. Dado que las variaciones del tiempo de tránsito dependen de las interacciones gravitacionales, y la atracción gravitatoria depende de la masa, los datos proporcionan cierta restricción sobre la masa de los planetas. Mientras que los números actuales no son muy exactos, la precisión subirá con mediciones adicionales. La mayoría de ellos tienen masas similares a las de la Tierra con un máximo de 1,4 veces la Tierra, y un mínimo de 0,4 veces. La cantidad de luz de las estrellas bloqueada durante su tránsito proporciona una medida del tamaño de los planetas. Su radio varía entre el 75 y el 113 por ciento del tamaño de la Tierra.

Por sí mismos, estos números sugieren proporciones parecidas a la Tierra. Combinados, nos muestran su densidad  e indican su composición. Los seis interiores parecen probablemente rocosos, con la excepción del planeta f, que tiene una menor densidad que puede reflejar una gran cantidad de volátiles-ya sea una atmósfera más grande o una composición más rica en agua.

Pero una pregunta clave es ¿en qué estado está el agua: sólida, líquida o gas? Los seis planetas orbitan a distancias mucho más cortas que la distancia de Mercurio al Sol. Si TRAPPIST-1 fuera el Sol, no habría agua. Pero esta estrella tiene sólo el ocho por ciento de la masa del Sol y se quema el hidrógeno muy lentamente. Como resultado, hay una fuerte caída en la cantidad de radiación que llega a los planetas de TRAPPIST-1. Incluso el más cercano recibe un poco más de cuatro veces la cantidad de luz que recibe la Tierra; el más distante recibe sólo 0,13. Como mencionan los investigadores "los planetas c, dy f tienen irradiaciones estelares muy próximas a las de Venus, Tierra y Marte, respectivamente".

Como resultado, cada uno de los seis planetas interiores está dentro de lo que se llama la zona templada, donde en condiciones adecuadas el agua podría existir en sus superficies. Los modelos climáticos, sin embargo, sugieren que los tres planetas interiores terminarán con un calentamiento global producido por un efecto invernadero. Por el contrario, TRAPPIST-1 e, f, y g podrían tener océanos en su superficie.

El otro gran factor a considerar cuando se trata de habitabilidad es la geología de estos planetas. No sólo algunos de ellos son lo suficientemente grandes como para poder tener una tectónica de placas, pero su cercanía puede permitir que las tensiones gravitacionales debido a las fuerzas de mareas, al igual que ocurre con las grandes lunas de Júpiter. Por lo tanto, existe la posibilidad de que estos planetas estén siendo calentados tanto dentro como fuera. La geología activa también puede tener una gran influencia en la composición de la atmósfera de un planeta.

Es posible que no tengamos que esperar mucho para empezar a descubrirlo. TRAPPIST-1 fue elegido para las observaciones porque es una estrella tenue que hace que las observaciones de los planetas sea más fácil. Una vez lanzado el Telescopio Espacial Webb hará estas observaciones aún más fáciles.

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