Una nueva investigación de astrónomos de la Universidad de Washington utiliza el intrigante sistema planetario TRAPPIST-1 como una especie de laboratorio para modelar no los planetas en sí, pero cómo el próximo telescopio espacial James Webb podría detectar y estudiar sus atmósferas, en el camino hacia la búsqueda de vida más allá de la Tierra.

El estudio, dirigido por Jacob Lustig-Yaeger, un estudiante de doctorado en astronomía de la UW, descubre que el telescopio James Webb, que se lanzará en 2021, podría ser capaz de aprender información clave sobre las atmósferas de los mundos TRAPPIST-1 incluso en su primer año de funcionamiento, a menos que, como dice una vieja canción, las nubes se interpongan en el camino.

"Se ha construido el telescopio Webb, y tenemos una idea de cómo funcionará, ", dijo Lustig-Yaeger." Usamos modelado por computadora para determinar la forma más eficiente de usar el telescopio para responder la pregunta más básica que queremos hacer, que es:¿Hay incluso atmósferas en estos planetas, ¿o no?"

Su papel "La detectabilidad y caracterización de las atmósferas de exoplanetas TRAPPIST-1 con JWST, "se publicó en línea en junio en el Diario astronómico .

El sistema TRAPPIST-1, 39 años luz, o unos 235 billones de millas, en la constelación de Acuario, interesa a los astrónomos debido a sus siete rocas rocosas en órbita, o parecido a la Tierra, planetas. Tres de estos mundos están en la zona habitable de la estrella, esa franja de espacio alrededor de una estrella que es la correcta para permitir que el agua líquida en la superficie de un planeta rocoso, dando así una oportunidad a la vida.

La estrella, TRAPPIST-1, estaba mucho más caliente cuando se formó que ahora, que habría sometido a los siete planetas al océano, hielo y pérdida atmosférica en el pasado.

"Hay una gran pregunta en el campo en este momento si estos planetas tienen atmósferas, especialmente los planetas más internos, ", Dijo Lustig-Yaeger." Una vez que hayamos confirmado que hay atmósferas, entonces, ¿qué podemos aprender sobre la atmósfera de cada planeta, las moléculas que la componen? "

Dada la forma en que sugiere que el telescopio espacial James Webb podría buscar, podría aprender mucho en bastante poco tiempo, este papel encuentra.

Los astrónomos detectan exoplanetas cuando pasan frente a su estrella anfitriona o "transitan", resultando en una atenuación medible de la luz de las estrellas. Los planetas más cercanos a su estrella transitan con mayor frecuencia y, por lo tanto, son algo más fáciles de estudiar. Cuando un planeta transita su estrella, un poco de luz de la estrella atraviesa la atmósfera del planeta, con el que los astrónomos pueden conocer la composición molecular de la atmósfera.

Lustig-Yaeger dijo que los astrónomos pueden ver pequeñas diferencias en el tamaño del planeta cuando miran en diferentes colores. o longitudes de onda, de luz.

"Esto sucede porque los gases en la atmósfera del planeta absorben la luz solo en colores muy específicos. Dado que cada gas tiene una huella digital espectral única, "podemos identificarlos y comenzar a reconstruir la composición de la atmósfera del exoplaneta".

Lustig-Yaeger dijo que el modelado del equipo indica que el telescopio James Webb, utilizando una herramienta a bordo versátil llamada espectrógrafo de infrarrojo cercano, podría detectar las atmósferas de los siete planetas TRAPPIST-1 en 10 o menos tránsitos, si tienen atmósferas libres de nubes. Y, por supuesto, no sabemos si tienen nubes o no.

Si los planetas TRAPPIST-1 tienen espeso, envuelve globalmente las nubes como lo hace Venus, la detección de atmósferas puede requerir hasta 30 tránsitos.

"Pero ese sigue siendo un objetivo alcanzable, ", dijo." Significa que incluso en el caso de nubes realistas de gran altitud, el telescopio James Webb seguirá siendo capaz de detectar la presencia de atmósferas, que antes de nuestro artículo no se conocía ".

Se han descubierto muchos exoplanetas rocosos en los últimos años, pero los astrónomos aún no han detectado sus atmósferas. El modelado en este estudio, Lustig-Yaeger dijo:"demuestra que, para este sistema TRAPPIST-1, la detección de atmósferas de exoplanetas terrestres está en el horizonte con el telescopio espacial James Webb, quizás dentro de su misión principal de cinco años ".

El equipo descubrió que el telescopio Webb podría detectar señales de que los planetas TRAPPIST-1 perdieron grandes cantidades de agua en el pasado. cuando la estrella estaba mucho más caliente. Esto podría dar lugar a casos en los que el oxígeno producido de forma abiótica, no representativo de la vida, llene la atmósfera de un exoplaneta. lo que podría dar una especie de "falso positivo" de por vida. Si este es el caso de los planetas TRAPPIST-1, el telescopio Webb también puede detectarlos.

Los coautores de Lustig-Yaeger, ambos con la UW, son la profesora de astronomía Victoria Meadows, quien también es investigador principal del Laboratorio Planetario Virtual con sede en la Universidad de Washington; y el estudiante de doctorado en astronomía Andrew Lincowski. El trabajo sigue, en parte, sobre el trabajo anterior de Lincowski modelando posibles climas para los siete mundos de TRAPPIST-1.

"Al realizar este estudio, hemos analizado:¿Cuáles son los mejores escenarios para el telescopio espacial James Webb? ¿Qué va a ser capaz de hacer? Porque definitivamente se encontrarán más planetas del tamaño de la Tierra antes de su lanzamiento en 2021 ".

La investigación fue financiada por una subvención del equipo del Laboratorio Planetario Virtual del Programa de Astrobiología de la NASA, como parte de la red de coordinación de investigación Nexus for Exoplanet System Science (NExSS).

Lustig-Yaeger agregó:"Es difícil concebir en teoría un sistema planetario más adecuado para James Webb que TRAPPIST-1".