En 2017, un equipo internacional de astrónomos anunció un descubrimiento trascendental. Basado en años de observaciones, encontraron que el sistema TRAPPIST-1 (una enana roja de tipo M ubicada a 40 años luz de la Tierra) contenía no menos de siete planetas rocosos. Igualmente emocionante fue el hecho de que tres de estos planetas se encontraron dentro de la zona habitable de la estrella (HZ), y que el propio sistema ha tenido 8 mil millones de años para desarrollar la química de por vida.

Al mismo tiempo, el hecho de que estos planetas orbitan estrechamente alrededor de una estrella enana roja ha dado lugar a dudas de que estos tres planetas pudieran mantener una atmósfera o agua líquida durante mucho tiempo. Según una nueva investigación de un equipo internacional de astrónomos, Todo se reduce a la composición del disco de escombros a partir del cual se formaron los planetas y si los cometas estuvieron o no alrededor para distribuir agua después.

El equipo responsable de esta investigación fue dirigido por Sebastian Marino del Instituto Max Planck de Astronomía (MPIA) e incluyó a miembros de la Universidad de Cambridge, la Universidad de Warwick, la Universidad de Birmingham, el Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica (CfA) y el MPIA. El estudio que describe sus hallazgos apareció recientemente en el Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society .

En términos de cómo surgió el sistema solar, Los astrónomos tienen el consenso general de que se formó hace más de 4.600 millones de años a partir de una nebulosa de gas, polvo y volátiles (también conocido como la hipótesis nebular). Esta teoría dice que estos elementos se fusionaron primero en el centro, sufriendo colapso gravitacional para crear el sol. Tiempo extraordinario, el resto del material formó un disco alrededor del sol que eventualmente se acumuló para formar los planetas.

Dentro de los confines del sistema solar, los objetos que quedaron de la formación se asentaron en un gran cinturón que contenía grandes cantidades de iceteroides, también conocido como el Cinturón de Kuiper. De acuerdo con la teoría del bombardeo tardío, el agua fue distribuida a la Tierra y por todo el sistema solar por innumerables cometas y objetos helados que fueron sacados de este cinturón y enviados hacia adentro.

Si el sistema TRAPPIST-1 tiene un cinturón de Kuiper propio, entonces es lógico pensar que estuvo involucrado un proceso similar. En este caso, Las perturbaciones gravitacionales habrían provocado la expulsión de objetos del cinturón que luego viajaron hacia los siete planetas para depositar agua en sus superficies. Combinado con las condiciones atmosféricas adecuadas, los tres planetas en el HZ de la estrella podrían haber tenido suficientes cantidades de agua en sus superficies.

Como explicó el Dr. Marino a Universe Today por correo electrónico:"La presencia de un cinturón indica que un sistema tiene un gran depósito de volátiles y agua. Este depósito se encuentra típicamente más lejos en las regiones frías de un sistema, sin embargo, Existen diferentes procesos que podrían traer una fracción de ese material rico en agua cerca de los planetas HZ y entregar su contenido. Encontrar un cinturón de cometas es una indicación de que el depósito existió en primer lugar ".

Sin embargo, El Dr. Marino también incluyó la advertencia de que la ausencia de un cinturón de este tipo alrededor de las estrellas en la actualidad no es prueba de que un sistema no tenga un suministro adecuado de agua para sustentar la vida. Es muy posible que los sistemas que tenían tal cinturón inicialmente los perdieran después de miles de millones de años de evolución debido a eventos dinámicos. También es posible que se vuelvan demasiado débiles para detectarlos, ya que los cinturones naturalmente se vuelven menos masivos y brillantes con el tiempo.

Para buscar una señal de un exo-cinturón de Kuiper alrededor del sistema TRAPPIST-1, El equipo se basó en los datos recopilados por el Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA). Esta matriz es conocida por su capacidad para detectar objetos que emiten radiación electromagnética entre las longitudes de onda infrarroja y de radio con un alto grado de sensibilidad.

Esto permite que ALMA visualice los granos de polvo y los elementos volátiles (como el monóxido de carbono) que caracterizan los cinturones de escombros. Por lo general, son demasiado débiles para ver con luz visible. pero emiten radiación térmica debido al calor que absorben de su respectiva estrella. A pesar de la sensibilidad de ALMA, el equipo no encontró evidencia de un exo-cinturón de Kuiper alrededor de TRAPPIST-1.

"Desafortunadamente, no detectamos esto alrededor de TRAPPIST-1, pero nuestros límites superiores nos permitieron descartar que el sistema inicialmente tenía un cinturón masivo de grandes cometas a una distancia similar al Cinturón de Kuiper, "dijo el Dr. Marino." Es posible, aunque, que el sistema de hecho se formó con tal cinturón, pero quedó completamente interrumpido por una inestabilidad dinámica en el sistema ".

Además, concluyen que el sistema TRAPPIST-1 podría haber nacido con un disco planetario de menos de 40 AU de radio y menos de 20 masas terrestres en materiales. Es más, Teorizan que la mayoría de los granos de polvo en el disco probablemente se transportaron hacia adentro y se usaron para formar los siete planetas que componen el sistema planetario.

El Dr. Marino y sus colegas también utilizaron su código de modelado para examinar los datos de archivo de ALMA sobre Proxima Centauri y su sistema de exoplanetas. que incluyen la rocosa y potencialmente habitable Proxima by la recién descubierta super-Tierra Proxima c. En 2017, Los datos de ALMA se utilizaron para confirmar la existencia de un cinturón de polvo y escombros frío allí, lo que fue visto como una posible indicación de que la estrella tenía más exoplanetas.

Aquí también, sus resultados mostraron solo límites superiores para la emisión de gas y polvo, lo que implicaría que el disco joven de Proxima Centauri tiene alrededor de una décima parte de la masa del que formó nuestro sistema solar. Como explicó el Dr. Marino, este estudio plantea varias preguntas sobre los sistemas estelares de baja masa:

"Si seguimos descubriendo que este tipo de sistema no tiene cinturones de cometas masivos, podría significar que todo el material usado para formar estos cometas se usó en su lugar para formar y hacer crecer planetas más cercanos. Es muy incierto lo que eso significa para la composición de esos planetas, ya que realmente depende de dónde y cómo se formaron esos planetas. Solo para señalar, este tipo de cinturón se encuentra alrededor del 20% de las estrellas cercanas que son como el sol o masivas / más brillantes. Alrededor de estrellas de baja masa, esto ha sido mucho más desafiante, y sólo conocemos algunos cinturones alrededor de estrellas M ".

Esto podría deberse a ciertos sesgos que hacen que sea más fácil detectar cinturones más cálidos alrededor de estrellas más brillantes que cinturones fríos alrededor de estrellas de tipo M, Agrega el Dr. Marino. También podría ser el resultado de alguna diferencia intrínseca entre la arquitectura de los sistemas planetarios alrededor de estrellas similares al sol (tipo G o más brillantes) y los que orbitan alrededor de enanas rojas.

En breve, Estos resultados dejan la cuestión de cómo se transportó el agua a través de los sistemas estelares de tipo M en un misterio. Al mismo tiempo, han animado al Dr. Marino y sus colegas a aplicar sus técnicas a sistemas estelares más jóvenes y cercanos a fin de refinar sus modelos y aumentar la probabilidad de detecciones.

Estos esfuerzos también se beneficiarán de los nuevos telescopios terrestres y espaciales que estarán disponibles en los próximos años. "Se espera que algunos telescopios de próxima generación sean más sensibles, y así detectar estos cinturones si realmente están allí, pero no lo suficientemente brillante como para detectarlos con los telescopios actuales, dijo el Dr. Marino.

Al igual que con otros descubrimientos, Estos resultados muestran cómo los estudios de exoplanetas han hecho la transición del proceso de descubrimiento al proceso de caracterización. Con mejoras en instrumentación y metodología, estamos empezando a ver cuán diversos y diferenciados pueden ser otros tipos de sistemas estelares del nuestro.