Hace un año, Escribí un artículo sobre el notable descubrimiento del sistema planetario TRAPPIST-1, un sistema de siete planetas terrestres templados que orbitan una estrella enana roja ultrafría. Este fue un descubrimiento astronómico enorme porque estas estrellas de baja masa son las más numerosas en nuestra galaxia, y el descubrimiento de planetas potencialmente habitables alrededor de uno de ellos llevó a muchas personas a especular sobre la existencia de vida allí y en otras partes de nuestra galaxia alrededor de estrellas similares.

Este anuncio también inspiró muchos estudios adicionales de astrónomos de todo el mundo, que han utilizado instrumentos adicionales y ejecutado modelos complejos para comprender mejor este sistema planetario y su potencial para albergar vida.

Un año después, Me parece que es el momento adecuado para darles una actualización de lo que hemos aprendido sobre este sistema planetario, que se encuentra a sólo 41 años luz de la Tierra.

Mejor comprensión del sistema planetario

Entre diciembre de 2016 y marzo de 2017, Se recopilaron datos adicionales sobre TRAPPIST-1 utilizando la nave espacial Kepler en el programa K2. Kepler fue diseñado para medir tránsitos de exoplanetas, pero las observaciones de TRAPPIST-1 fueron un gran desafío incluso para esta notable nave espacial cazadora de planetas porque TRAPPIST-1 es muy débil en luz visible. Durante su vida, Los astrónomos han aprendido mucho sobre las muchas capacidades de Kepler, incluyendo mejores formas de alcanzar la sensibilidad necesaria para detectar las firmas de tránsitos tipo TRAPPIST-1 (típicamente 0.1% del flujo de la estrella). Los autores de un artículo publicado en mayo de 2017 en Naturaleza fueron capaces de restringir el período orbital del planeta más externo, TRAPPIST-1h (P =18.766 días). Su trabajo muestra que los siete planetas son, como se sospecha, en resonancias de tres cuerpos en una cadena compleja que sugiere una buena estabilidad durante un período de tiempo muy largo.

Tenga en cuenta que no vemos los planetas, sino que solo detectamos su sombra utilizando la técnica de tránsito que nos da una buena estimación del tamaño de un planeta y su órbita. Sin embargo, para comprender verdaderamente la naturaleza de un planeta, también necesitamos determinar su densidad, y de ahí su masa. En un esfuerzo por estimar la masa en múltiples sistemas, Los astrónomos han utilizado una técnica llamada variaciones de tiempo de tránsito (o TTV). Esta técnica consiste en medir un pequeño cambio en el tiempo de un tránsito causado por la interacción gravitacional con los otros planetas del sistema. Usando un nuevo algoritmo y un conjunto completo de datos, incluyendo datos de TRAPPIST y K2, un equipo de científicos ha mejorado significativamente las mediciones de densidad de los planetas TRAPPIST-1, que oscilan entre 0,6 y 1,0 veces la densidad de la Tierra, o una medida de densidad similar a la que vemos en los planetas terrestres de nuestro sistema solar. Si también consideramos la cantidad de luz que recibimos de estos planetas, TRAPPIST-1 e es probablemente el más parecido a la Tierra del sistema. Un artículo publicado en febrero de 2018 también incluyó una discusión del interior de estos planetas y sugirió que TRAPPIST-1 cy e tienen grandes interiores rocosos y -b, -D, -F, -g debe tener atmósferas espesas, océanos o costras heladas.

Para comprender un sistema planetario, necesitamos información precisa sobre su objeto más masivo, su estrella. Los astrónomos estelares han mejorado su conocimiento de la estrella de TRAPPIST-1 y ahora estiman su edad entre 5 y 10 mil millones de años. lo que la hace más vieja que nuestro sol. Esta estimación se basa en varios métodos, incluyendo el estudio de su actividad, su tasa de rotación, y su ubicación en la Vía Láctea. Su masa también se ha revisado al 9% de la masa de nuestro sol, lo que afecta ligeramente la distancia del planeta a la estrella anfitriona.

Mientras observa el sistema TRAPPIST, Los astrónomos también han detectado fuertes llamaradas en forma de estrella (visto, por ejemplo, hacia el final de las observaciones K2). El monitoreo UV por el Telescopio Espacial Hubble y por XMM / Newton combinado con modelado reveló que los planetas interiores pueden haber perdido una gran cantidad de agua. pero los más externos probablemente retienen la mayor parte de los suyos. La complejidad de estos modelos de desgasificación e interacciones con el viento estelar, cuando se combina con masas planetarias, son clave para comprender la naturaleza de los planetas de TRAPPIST-1 y su habitabilidad potencial.

Dinámicos, que representan otra importante subdisciplina astronómica, también se han interesado por este complejo sistema. Con siete planetas rodeando una estrella de baja masa, uno puede legítimamente preguntarse acerca de la estabilidad del sistema. Sus modelos nos muestran que el sistema puede permanecer estable durante miles de millones de años, que es una excelente noticia si quieres que la vida florezca allí.

Nuevos experimentos e ideas innovadoras

Ahora tenemos una prueba inequívoca de la existencia de los planetas TRAPPIST-1, y sabemos de sus órbitas, su tamaño, y su masa, pero aún queda mucho por aprender antes de que podamos afirmar que tienen agua líquida en su superficie, y necesitamos saber mucho más que eso antes de que podamos concluir que estos planetas podrían ser habitables, o habitado.

Uno de los desafíos clave para calcular la temperatura de la superficie de un planeta es la existencia y composición de su atmósfera. La atmósfera puede actuar como una manta, calentando la superficie planetaria. Usando el telescopio espacial Hubble, los astrónomos han intentado detectar la presencia de atmósferas ricas en hidrógeno alrededor de los planetas TRAPPIST-1 d, mi, F, y G. Los eventos de tránsito multicolor tomados en el infrarrojo cercano han descartado dicha atmósfera para los planetas d, mi, y f. Una atmósfera dominada por H2 daría lugar a altas temperaturas y presiones superficiales, que son incompatibles con la presencia de agua líquida. Esta detección negativa sugiere que estos planetas podrían tener una atmósfera similar a la de la Tierra con un clima superficial templado, que son más buenas noticias si, como yo, te interesa la habitabilidad.

Si la vida apareció en un planeta TRAPPIST-1 en un momento en que era hospitalario, ¿Cuáles son las posibilidades de que se extienda por todo el sistema? Dos astrónomos discutieron esta hipótesis en un breve artículo publicado en junio de 2017 y utilizaron un modelo simple para la litopanspermia (la transferencia de organismos en rocas de un planeta a otro ya sea a través de interplanetarios) para descubrir que la probabilidad de que eso suceda es órdenes de magnitud mayor que para el sistema Tierra-Marte. En TRAPPIST-1 compacto, la probabilidad de impacto es mayor y el tiempo de tránsito entre planetas es más corto, lo que hace más probable la contaminación entre planetas. Llegaron a la conclusión de que la probabilidad de abiogénesis (la aparición de vida) aumenta para TRAPPIST-1. Por supuesto, esto es pura especulación basada en consideraciones físicas que deben estar respaldadas por observaciones, pero reforzó la importancia de encontrar sistemas mini-planetarios compactos en otras partes de la galaxia.

La vida puede existir tanto en lunas como en planetas, y una luna puede contribuir significativamente a la presencia de vida porque su mera presencia puede estabilizar el eje de rotación del planeta y crear charcos de marea que pueden ser necesarios para que se formen e interactúen moléculas complejas. No se han detectado lunas alrededor de los planetas TRAPPIST-1, a pesar de que las observaciones de Spitzer pudieron detectar una luna tan grande como la de la Tierra. El estudio teórico muestra que es poco probable que los planetas interiores (-b a -e) tengan lunas pequeñas debido a la proximidad de su estrella y otros planetas. Todavía no somos capaces de detectar la presencia de una pequeña luna dando vueltas alrededor de uno de los planetas más externos, y no podrá detectar uno sin usar telescopios más grandes en el espacio y en el suelo.

El calentamiento por inducción es un proceso utilizado en la Tierra para fundir metal. Ocurre cuando cambiamos el campo magnético en un medio conductor, que luego disipa la energía a través del calor. Los astrónomos saben desde hace algunos años que las estrellas de tipo M como TRAPPIST-1 tienen un fuerte campo magnético. Un grupo de astrónomos estudió el efecto de un campo magnético tan fuerte en el interior de los planetas en un sistema inclinado con respecto al campo magnético de su estrella. Suponiendo un interior planetario y una composición similar a la Tierra, determinaron que los tres planetas más internos (-b, -C, -d) debería experimentar una mayor actividad volcánica y desgasificación, y en algunos casos extremos han desarrollado un océano de magma con tectónica de placas y terremotos a gran escala, comparable a Io, un satélite de Júpiter. De nuevo, este resultado es extremadamente dependiente del modelo, ya que aún no tenemos una idea clara de la composición interna de esos planetas, lo que afectará directamente la fuerza del calentamiento por inducción. Sin embargo, si tienen una composición verdaderamente similar a la de la Tierra, podrían ser una versión infernal de nuestro propio planeta.

Otros científicos también han discutido la existencia de importantes placas tectónicas y terremotos intensos en este sistema debido al estrés de las mareas introducido por las interacciones planeta-estrella y planeta-planeta. Si la actividad es correcta, algunos de los planetas TRAPPIST-1 podrían ser similares a la Tierra con el equivalente de placas continentales, fondos oceánicos, y volcanes activos, pero algún día tendremos que tomar una foto para confirmarlo.

¿Que sigue?

He resumido algunos de los últimos artículos publicados durante los últimos dos años sobre el maravilloso sistema TRAPPIST-1. Esta lista no es exhaustiva y probablemente me perdí algunas ideas interesantes y nuevas hipótesis sobre este complejo sistema.

Pero una cosa es clara como el cristal:mis lecturas me han dejado a mí (y a muchas otras personas) entusiasmados con lo que podríamos encontrar a partir de observaciones adicionales con grandes telescopios terrestres, incluyendo un telescopio extremadamente grande (como el TMT, ELT, o GMT), o el telescopio espacial James Webb (JWST). Cada una de estas instalaciones es necesaria para restringir nuestros modelos y perfeccionar nuestra comprensión de este sistema. Por ejemplo, El monitoreo a largo plazo del sistema con estas instalaciones impondrá más restricciones a la presencia de lunas en el sistema. Usando la fotometría precisa que hizo posible JWST, Los astrónomos esperan restringir las masas planetarias y las órbitas con una gran precisión, derivar la composición de sus atmósferas, construir mapas de temperatura en bruto de todos los planetas en el sistema TRAPPIST-1.

Después de 2020, si todo va bien con JWST y si el telescopio espacial proporciona los datos excelentes que esperamos, podríamos tener un mapa burdo de los planetas TRAPPIST-1, similar a la imagen aproximada de Plutón hecha con el telescopio espacial Hubble y luego validada por la nave espacial New Horizons.

En menos de dos décadas, sistemas planetarios cercanos como TRAPPIST-1 se convertirán en nuestro patio trasero cósmico, y si todo sale según lo planeado con misiones como TESS, PLATÓN, ARIEL, y JWST, así como los ELT, pronto conoceremos los secretos de esos mundos exóticos que, Estoy convencido, nos sorprenderá por su diversidad, así como nuestro propio sistema solar nos ha sorprendido durante las últimas dos décadas, nos sorprende hoy, y seguro que nos seguirá sorprendiendo en el futuro.