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    El telescopio Kepler espía detalles de los sistemas TRAPPIST-1 del planeta más externo

    La ultrafría estrella enana TRAPPIST-1 y sus siete planetas. Un equipo dirigido por UW ha aprendido detalles de TRAPPIST-1h, el planeta más externo del sistema. Crédito:NASA

    Un equipo internacional de astrónomos dirigido por la Universidad de Washington ha utilizado datos recopilados por el Telescopio Espacial Kepler para observar y confirmar los detalles del más externo de siete exoplanetas que muerden la estrella TRAPPIST-1.

    Confirmaron que el planeta, TRAPPIST-1h, orbita su estrella cada 18,77 días, está vinculado en su trayectoria orbital a sus hermanos y es frígidamente frío. Lejos de su estrella anfitriona, Es probable que el planeta sea inhabitable, pero puede que no siempre haya sido así.

    El estudiante de doctorado de la UW, Rodrigo Luger, es el autor principal de un artículo publicado el 22 de mayo en la revista. Astronomía de la naturaleza .

    "TRAPPIST-1h fue exactamente donde nuestro equipo predijo que estaría, "Dijo Luger. Los investigadores descubrieron un patrón matemático en los períodos orbitales de los seis planetas internos, lo que sugiere fuertemente un período de 18,77 días para el planeta h.

    "Me preocupé por un tiempo que estábamos viendo lo que queríamos ver. Las cosas casi nunca son exactamente como esperas en este campo; por lo general, hay sorpresas en cada esquina, pero la teoría y la observación coincidían perfectamente en este caso ".

    TRAPPIST-1 es un hombre de mediana edad, estrella enana ultra cool, mucho menos luminoso que el sol y solo un poco más grande que el planeta Júpiter. La estrella, que está a casi 40 años luz o alrededor de 235 billones de millas de distancia en la constelación de Acuario, lleva el nombre del pequeño telescopio terrestre de Planetas en tránsito y planetesimales (TRAPPIST), la instalación que encontró por primera vez evidencia de planetas a su alrededor en 2015.

    La encuesta TRAPPIST está dirigida por Michael Gillon de la Universidad de Lieja, Bélgica, quien también es coautor de esta investigación. En 2016, El equipo de Gillon anunció la detección de tres planetas que muerden a TRAPPIST-1 y este número aumentó a siete en un artículo posterior de 2017. Tres de los planetas de TRAPPIST-1 parecen estar dentro de la zona habitable de la estrella, esa franja de espacio alrededor de una estrella donde un planeta rocoso podría tener agua líquida en su superficie, dando así una oportunidad a la vida.

    Estos exoplanetas se detectan cuando transitan, o pasar delante de, su estrella anfitriona, bloqueando una porción medible de la luz. El equipo de Gillon pudo observar solo un tránsito para TRAP-PIST-1h, el más lejano de los siete descendientes de la estrella, antes de los datos analizados por el equipo de Luger.

    Luger dirigió un equipo de investigación internacional de múltiples instituciones que estudió el sistema TRAPPIST-1 más de cerca utilizando 79 días de datos de observación de K2, la segunda misión del telescopio espacial Kepler. El equipo pudo observar y estudiar cuatro tránsitos de TRAPPIST-1h a través de su estrella.

    La animación muestra una simulación de los planetas de TRAPPIST-1 orbitando durante 90 días terrestres. Después de 15 días terrestres, la animación se centra solo en los tres planetas exteriores:TRAPPIST-1f, TRAPPIST-1g, TRAPPIST-1h. El movimiento se congela cada vez que dos planetas adyacentes se cruzan; aparece una flecha que apunta a la ubicación del tercer planeta. Este patrón complejo pero predecible, llamada resonancia orbital, ocurre cuando los planetas ejercen una regular, tirones gravitacionales periódicos entre sí mientras orbitan su estrella. La resonancia de tres cuerpos de los tres planetas exteriores hace que los planetas repitan las mismas posiciones relativas, y se utilizó la expectativa de tal resonancia para predecir el período orbital de TRAPPIST-1h. Crédito:Por Daniel Fabrycky / Universidad de Chicago; con referencia a Luger et al. 2017, Astronomía de la naturaleza

    El equipo utilizó los datos de K2 para caracterizar aún más las órbitas de los otros seis planetas, ayudar a descartar la presencia de planetas en tránsito adicionales, y determinar el período de rotación y el nivel de actividad de la estrella. También descubrieron que los siete planetas de TRAPPIST-1 aparecen vinculados en una danza compleja conocida como resonancia orbital donde sus respectivos períodos orbitales están relacionados matemáticamente y se influyen ligeramente entre sí.

    "Las resonancias pueden ser difíciles de entender, especialmente entre tres cuerpos. Pero hay casos más simples que son más fáciles de explicar, "Dijo Luger. Por ejemplo, mas cerca de casa, Las lunas de Júpiter Io, Eu-ropa y Ganimedes se establecen en una resonancia de 1:2:4, lo que significa que el período orbital de Europa es exactamente el doble que el de Io, y el de Ganímedes es exactamente el doble que el de Europa.

    Estas relaciones, Luger dijo, sugirió que al estudiar las velocidades orbitales de sus planetas vecinos podrían predecir la velocidad orbital exacta, y por lo tanto también período orbital, de TRAP-PIST-1h incluso antes de las observaciones de K2. Su teoría resultó correcta cuando ubicaron el planeta en los datos de K2.

    La cadena de resonancias de siete planetas de TRAPPIST-1 estableció un récord entre los sistemas planetarios conocidos, siendo los anteriores titulares los sistemas Kepler-80 y Kepler-223, cada uno con cuatro planetas resonantes. Las resonancias son "autocorregibles, "Luger dijo, tal que si un planeta fuera de alguna manera desviado de su curso, se encerraría de nuevo en resonancia. "Una vez que estás atrapado en este tipo de resonancia estable, es dificil escapar " él dijo.

    El concepto de este artista muestra TRAPPIST-1h, uno de los siete planetas del tamaño de la Tierra en el sistema planetario TRAPPIST-1. La nave espacial Kepler de la NASA, operando en su misión K2, obtuvieron datos que permitieron a los científicos determinar que el período orbital de TRAPPIST-1h es de 19 días. Crédito:NASA / JPL-Caltech

    Todo esto, Luger dijo, indica que estas conexiones orbitales se forjaron temprano en la vida del sistema TRAPPIST-1, cuando los planetas y sus órbitas no estaban completamente formados.

    "La estructura resonante no es una coincidencia, y apunta a una interesante historia dinámica en la que los planetas probablemente migraron hacia adentro en un paso de bloqueo, "Esto hace que el sistema sea un gran banco de pruebas para las teorías de formación y migración de planetas", dijo Luger.

    También significa que si bien TRAPPIST-1h ahora es extremadamente frío, con una temperatura promedio de 173 Kelvin (menos 148 F), probablemente pasó varios cientos de millones de años en un estado mucho más cálido, cuando su estrella anfitriona era más joven y brillante.

    "Por lo tanto, podríamos estar mirando un planeta que alguna vez fue habitable y desde entonces se ha congelado, que es increíble de contemplar y excelente para estudios de seguimiento, "Dijo Luger.

    Luger dijo que ha estado trabajando con datos de la misión K2 por un tiempo. investigando formas de reducir el "ruido instrumental" en sus datos como resultado de las ruedas de reacción rotas (pequeños volantes que ayudan a posicionar la nave espacial) que pueden abrumar las señales planetarias.

    "Observar TRAPPIST-1 con K2 fue una tarea ambiciosa, "dijo Marko Sestovic, estudiante de doctorado en la Universidad de Berna y segundo autor del estudio. Además de las señales extrañas introducidas por el bamboleo de la nave espacial, la debilidad de la estrella en el óptico (el rango de longitudes de onda donde observa K2) colocó a TRAPPIST-1h "cerca del límite de lo que podríamos detectar con K2, ", dijo. Para empeorar las cosas, Sestovic dijo:un tránsito del planeta coincidió con un tránsito de TRAPPIST-1b, y uno coincidió con un destello estelar, aumentando la dificultad de la observación. "Encontrar el planeta fue realmente alentador, "Luger dijo, "ya que demostró que todavía podemos hacer ciencia de alta calidad con Kepler a pesar de los importantes desafíos instrumentales".

    Los coautores de Luger en la UW son los estudiantes de doctorado en astronomía Ethan Kruse y Brett Morris, el investigador postdoctoral Daniel Foreman-Mackey y el profesor Eric Agol (Guggenheim Fellow). Agol ayudó por separado a confirmar la masa aproximada de los planetas TRAPPIST-1 con una técnica que él y sus colegas idearon llamada "variaciones de tiempo de tránsito" que describe los tirones gravitacionales de los planetas entre sí.

    Luger dijo que la relativa cercanía del sistema TRAPPIST-1 "lo convierte en un objetivo principal para el seguimiento y la caracterización con los telescopios actuales y futuros," que puede darnos información sobre la composición atmosférica de estos planetas ".


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