• Home
  • Química
  • Astronomía
  • Energía
  • Naturaleza
  • Biología
  • Física
  • Electrónica
  •  science >> Ciencia >  >> Astronomía
    Los siete planetas rocosos de TRAPPIST-1 parecen tener composiciones muy similares

    Esta ilustración muestra tres posibles interiores de los siete exoplanetas rocosos en el sistema TRAPPIST-1, basado en mediciones de precisión de las densidades de los planetas. En general, los mundos de TRAPPIST-1 tienen densidades notablemente similares, lo que sugiere que pueden compartir la misma proporción de elementos formadores de planetas comunes. Las densidades de los planetas son ligeramente inferiores a las de la Tierra o Venus, lo que podría significar que contienen una fracción menos de hierro (un material muy denso), o más materiales de baja densidad, como agua u oxígeno En el primer modelo (izquierda), el interior del planeta está compuesto de hierro mezclado con elementos más ligeros, como el oxígeno. No hay un núcleo de hierro sólido, como es el caso de la Tierra y los demás planetas rocosos de nuestro propio sistema solar. El segundo modelo muestra una composición general similar a la de la Tierra, en el que los materiales más densos se han asentado en el centro del planeta, formando un núcleo rico en hierro proporcionalmente más pequeño que el núcleo de la Tierra. Una variación se muestra en el tercer panel donde un mayor, Un núcleo más denso podría equilibrarse con un océano extenso de baja densidad en la superficie del planeta. Sin embargo, este escenario solo se puede aplicar a los cuatro planetas exteriores en el sistema TRAPPIST-1. En los tres planetas interiores, cualquier océano se vaporizaría debido a las temperaturas más altas cerca de su estrella, y se requiere un modelo de composición diferente. Dado que los siete planetas tienen densidades notablemente similares, es más probable que todos los planetas compartan una composición de volumen similar, haciendo improbable este cuarto escenario, pero no descartado. Las mediciones de alta precisión de masa y diámetro de los exoplanetas en el sistema TRAPPIST-1 han permitido a los astrónomos calcular las densidades generales de estos mundos con un grado de precisión sin precedentes en la investigación de exoplanetas. Las mediciones de densidad son un primer paso fundamental para determinar la composición y estructura de los exoplanetas, pero deben interpretarse a través de la lente de los modelos científicos de estructura planetaria. Crédito:NASA / JPL-Caltech

    La estrella enana roja TRAPPIST-1 es el hogar del grupo más grande de planetas del tamaño aproximado de la Tierra jamás encontrado en un solo sistema estelar. Situado a unos 40 años luz de distancia, estos siete hermanos rocosos proporcionan un ejemplo de la tremenda variedad de sistemas planetarios que probablemente llenen el universo.

    Un nuevo estudio publicado hoy en el Revista de ciencia planetaria muestra que los planetas TRAPPIST-1 tienen densidades notablemente similares. Eso podría significar que todos contienen aproximadamente la misma proporción de materiales que se cree que componen la mayoría de los planetas rocosos, como el hierro, oxígeno, magnesio, y silicio. Pero si este es el caso, esa proporción debe ser notablemente diferente a la de la Tierra:los planetas TRAPPIST-1 son aproximadamente un 8% menos densos de lo que serían si tuvieran la misma composición que nuestro planeta de origen. Basado en esa conclusión, Los autores del artículo plantearon la hipótesis de que algunas mezclas diferentes de ingredientes podrían dar a los planetas TRAPPIST-1 la densidad medida.

    Algunos de estos planetas se conocen desde 2016, cuando los científicos anunciaron que habían encontrado tres planetas alrededor de la estrella TRAPPIST-1 usando el Telescopio Pequeño Planetas en Tránsito y Planetesimales (TRAPPIST) en Chile. Observaciones posteriores del ahora retirado telescopio espacial Spitzer de la NASA, en colaboración con telescopios terrestres, confirmó dos de los planetas originales y descubrió cinco más. Gestionado por el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el sur de California, Spitzer observó el sistema durante más de 1, 000 horas antes de ser desmantelado en enero de 2020. El Hubble de la NASA y los telescopios espaciales Kepler ahora retirados también han estudiado el sistema.

    Los siete planetas TRAPPIST-1, que están tan cerca de su estrella que cabrían dentro de la órbita de Mercurio, se encontraron a través del método de tránsito:los científicos no pueden ver los planetas directamente (son demasiado pequeños y débiles en relación con la estrella), por lo que buscan caídas en el brillo de la estrella que se crean cuando los planetas se cruzan frente a ella.

    Este gráfico presenta las propiedades medidas de los siete exoplanetas TRAPPIST-1 (etiquetados de b a h), mostrando cómo se comparan entre sí, así como con la Tierra y los otros mundos rocosos internos de nuestro propio sistema solar. Los tamaños relativos de los planetas están indicados por círculos. Todos los planetas TRAPPIST-1 conocidos son más grandes que Marte, con 5 de ellos dentro del 15% del diámetro de la Tierra. Las correspondientes "zonas habitables" de los dos sistemas planetarios, regiones donde un planeta similar a la Tierra podría contener agua líquida en su superficie, se indican cerca de la parte superior de la parcela. El desplazamiento entre las dos zonas se debe a que la estrella TRAPPIST-1, más fría, emite más luz en forma de radiación infrarroja que es absorbida de manera más eficiente por una atmósfera similar a la de la Tierra. Dado que se necesita menos iluminación para alcanzar las mismas temperaturas, la zona habitable se aleja más de la estrella. Las masas y densidades de los planetas TRAPPIST-1 se determinaron mediante cuidadosas mediciones de ligeras variaciones en los tiempos de sus órbitas utilizando extensas observaciones realizadas por los telescopios espaciales Spitzer y Kepler de la NASA. en combinación con datos del Hubble y varios telescopios terrestres. El último análisis, que incluye el registro completo de Spitzer de más de 1, 000 horas de observaciones TRAPPIST-1, ha reducido las incertidumbres de las mediciones de masa a un mero 2-3%. Estas son, con mucho, las medidas más precisas de masas planetarias en cualquier lugar fuera de nuestro sistema solar. Crédito:NASA / JPL-Caltech

    Las observaciones repetidas de las caídas de la luz de las estrellas combinadas con las mediciones del tiempo de las órbitas de los planetas permitieron a los astrónomos estimar las masas y los diámetros de los planetas. que a su vez se utilizaron para calcular sus densidades. Los cálculos anteriores determinaron que los planetas tienen aproximadamente el tamaño y la masa de la Tierra y, por lo tanto, también deben ser rocosos. o terrestre, a diferencia de los dominados por el gas, como Júpiter y Saturno. El nuevo artículo ofrece las mediciones de densidad más precisas hasta ahora para cualquier grupo de exoplanetas:planetas más allá de nuestro sistema solar.

    Reinado de Hierro

    Cuanto más exactamente conozcan los científicos la densidad de un planeta, más límites puedan poner a su composición. Tenga en cuenta que un pisapapeles puede tener aproximadamente el mismo tamaño que una pelota de béisbol, pero suele ser mucho más pesado. Juntos, el ancho y el peso revelan la densidad de cada objeto, y de ahí se puede inferir que la pelota de béisbol está hecha de algo más liviano (cuerda y cuero) y el pisapapeles está hecho de algo más pesado (generalmente vidrio o metal).

    Las densidades de los ocho planetas de nuestro propio sistema solar varían ampliamente. El hinchado gigantes dominados por el gas:Júpiter, Saturno, Urano, y Neptuno, son más grandes pero mucho menos densos que los cuatro mundos terrestres porque están compuestos principalmente de elementos más ligeros como hidrógeno y helio. Incluso los cuatro mundos terrestres muestran cierta variedad en sus densidades, que están determinados por la composición y la compresión de un planeta debido a la gravedad del planeta mismo. Restando el efecto de la gravedad, los científicos pueden calcular lo que se conoce como densidad sin comprimir de un planeta y, potencialmente, aprender más sobre la composición de un planeta.

    Los siete planetas TRAPPIST-1 poseen densidades similares; los valores difieren en no más del 3%. Esto hace que el sistema sea bastante diferente al nuestro. La diferencia de densidad entre los planetas TRAPPIST-1 y la Tierra y Venus puede parecer pequeña, alrededor del 8%, pero es significativa a escala planetaria. Por ejemplo, una forma de explicar por qué los planetas TRAPPIST-1 son menos densos es que tienen una composición similar a la de la Tierra, pero con un porcentaje más bajo de hierro, alrededor del 21% en comparación con el 32% de la Tierra, según el estudio.

    Alternativamente, el hierro en los planetas TRAPPIST-1 podría estar infundido con altos niveles de oxígeno, formando óxido de hierro, u óxido. El oxígeno adicional disminuiría las densidades de los planetas. La superficie de Marte obtiene su tinte rojo del óxido de hierro, pero como sus tres hermanos terrestres, tiene un núcleo compuesto de hierro no oxidado. Por el contrario, si la menor densidad de los planetas TRAPPIST-1 fuera causada completamente por hierro oxidado, los planetas tendrían que estar completamente oxidados y no podrían tener núcleos de hierro sólido.

    Eric Agol, astrofísico de la Universidad de Washington y autor principal del nuevo estudio, dijo que la respuesta podría ser una combinación de los dos escenarios:menos hierro en general y algo de hierro oxidado.

    El equipo también analizó si la superficie de cada planeta podría estar cubierta de agua. que es incluso más liviano que el óxido y que cambiaría la densidad general del planeta. Si ese fuera el caso, el agua debería representar aproximadamente el 5% de la masa total de los cuatro planetas exteriores. En comparación, el agua constituye menos de una décima parte del 1% de la masa total de la Tierra.

    Debido a que están colocados demasiado cerca de su estrella para que el agua permanezca líquida en la mayoría de las circunstancias, los tres planetas TRAPPIST-1 interiores requerirían calor, atmósferas densas como la de Venus, de tal manera que el agua podría permanecer ligada al planeta en forma de vapor. Pero Agol dice que esta explicación parece menos probable porque sería una coincidencia que los siete planetas tuvieran suficiente agua presente para tener densidades similares.

    "El cielo nocturno está lleno de planetas, y solo en los últimos 30 años hemos podido comenzar a desentrañar sus misterios, "dijo Caroline Dorn, astrofísico de la Universidad de Zúrich y coautor del artículo. "El sistema TRAPPIST-1 es fascinante porque alrededor de esta estrella podemos aprender sobre la diversidad de planetas rocosos dentro de un solo sistema. Y de hecho podemos aprender más sobre un planeta al estudiar también a sus vecinos, por lo que este sistema es perfecto para eso ".


    © Ciencia https://es.scienceaq.com