El sistema solar TRAPPIST-1 generó un gran interés cuando fue observado hace varios años. En 2016, los astrónomos utilizaron el Pequeño Telescopio de Planetas y Planetesimales en Tránsito (TRAPPIST) en el Observatorio La Silla en Chile detectaron dos planetas rocosos orbitando la estrella enana roja, que tomó el nombre de TRAPPIST-1. Luego, en 2017, un análisis más profundo encontró otros cinco planetas rocosos.
Fue un descubrimiento notable, sobre todo porque hasta cuatro de ellos podrían estar a la distancia adecuada de la estrella para tener agua líquida.
El sistema TRAPPIST-1 todavía recibe mucha atención científica. Los posibles planetas similares a la Tierra en la zona habitable de una estrella son como imanes para los científicos planetarios.
Encontrar siete de ellos en un sistema es una oportunidad científica única para examinar todo tipo de cuestiones interrelacionadas sobre la habitabilidad de los exoplanetas. TRAPPIST-1 es una enana roja, y una de las preguntas más destacadas sobre la habitabilidad de los exoplanetas tiene que ver con las enanas rojas (enanas M). ¿Estas estrellas y sus poderosas llamaradas alejan las atmósferas de sus planetas?
Nueva investigación aceptada para publicación en el Planetary Science Journal y disponible en el servidor de preimpresión arXiv , examina el escape atmosférico en los planetas TRAPPIST-1. Su título es "Las implicaciones del escape atmosférico hidrodinámico térmico en los planetas TRAPPIST-1". Megan Gialluca, estudiante de posgrado del Departamento de Astronomía y Programa de Astrobiología de la Universidad de Washington, es la autora principal.
La mayoría de las estrellas de la Vía Láctea son enanas M. Como deja claro el TRAPPIST-1, pueden albergar muchos planetas terrestres. Los planetas grandes, del tamaño de Júpiter, son comparativamente raros alrededor de este tipo de estrellas.
Es muy posible que la mayoría de los planetas terrestres estén en órbita alrededor de enanas M.
Pero la quema de enanas M es un problema conocido. Aunque las enanas M son mucho menos masivas que nuestro sol, sus llamaradas son mucho más energéticas que cualquier cosa que provenga del sol. Algunas llamaradas de enanas M pueden duplicar el brillo de la estrella en sólo unos minutos.
Otro problema es el bloqueo de las mareas. Dado que las enanas M emiten menos energía, sus zonas habitables están mucho más cerca que las zonas alrededor de una estrella de secuencia principal como nuestro sol. Eso significa que los planetas potencialmente habitables tienen muchas más probabilidades de quedar atrapados por las mareas en sus estrellas.
Esto crea una gran cantidad de obstáculos a la habitabilidad. Un lado del planeta sufriría la peor parte de la llamarada y se calentaría, mientras que el otro lado estaría perpetuamente oscuro y frío. Si hay atmósfera, podrían haber vientos extremadamente fuertes.
"Como las enanas M son las estrellas más comunes en nuestra vecindad estelar local, si sus sistemas planetarios pueden albergar vida es una cuestión clave en astrobiología que puede ser susceptible de pruebas de observación en el corto plazo", escriben los autores. "Con el JWST se puede acceder a objetivos planetarios terrestres de interés para la caracterización atmosférica con anfitriones enanos M", explican.
También señalan que futuros grandes telescopios terrestres como el Telescopio Europeo Extremadamente Grande y el Telescopio Gigante de Magallanes también podrían ayudar, pero faltan años para que estén operativos.
Las enanas rojas y sus planetas son más fáciles de observar que otras estrellas y sus planetas. Las enanas rojas son pequeñas y tenues, lo que significa que su luz no ahoga a los planetas tanto como lo hacen otras estrellas de la secuencia principal. Pero a pesar de su menor luminosidad y pequeño tamaño, presentan desafíos para la habitabilidad.
Las enanas M tienen una fase previa a la secuencia principal más larga que otras estrellas y son más brillantes durante este tiempo. Una vez que están en la secuencia principal, han aumentado la actividad estelar en comparación con estrellas como nuestro sol. Estos factores pueden alejar las atmósferas de los planetas cercanos. Incluso sin llamaradas, el planeta más cercano a TRAPPIST-1 (en adelante T-1) recibe cuatro veces más radiación que la Tierra.
"Además de la evolución de la luminosidad, el aumento de la actividad estelar también aumenta el XUV estelar de las estrellas enanas M, lo que aumenta la pérdida atmosférica", escriben los autores. Esto también puede dificultar la comprensión de los espectros de las atmósferas planetarias al crear falsos positivos de firmas biológicas. Se espera que los exoplanetas alrededor de enanas M tengan atmósferas espesas dominadas por oxígeno abiótico.
A pesar de los desafíos, el sistema T-1 es una gran oportunidad para estudiar las enanas M, el escape atmosférico y la habitabilidad de los planetas rocosos. "TRAPPIST-1 es un objetivo de alta prioridad para las observaciones generales y de tiempo garantizado del JWST", escriben los autores. El JWST ha observado partes del sistema T-1 y esos datos son parte de este trabajo.
En este trabajo, los investigadores simularon atmósferas tempranas para cada uno de los planetas TRAPPIST-1 (T-1 en adelante), incluyendo diferentes cantidades iniciales de agua expresadas en Océanos Terrestres (TO). También modelaron diferentes cantidades de radiación estelar a lo largo del tiempo. Sus simulaciones utilizaron los datos más recientes de los planetas T-1 y utilizaron una variedad de pistas de evolución planetaria diferentes.
Los resultados no son buenos, especialmente para los planetas más cercanos a la enana roja.
"Encontramos que los planetas interiores T1-b, cyd probablemente estén desecados excepto en los contenidos de agua iniciales más grandes (>60, 50 y 30 TO, respectivamente) y corren el mayor riesgo de pérdida atmosférica completa debido a su proximidad a la estrella anfitriona", explican los investigadores. Sin embargo, dependiendo de su TO inicial, podrían retener una cantidad significativa de oxígeno. Ese oxígeno podría ser un falso positivo para las biofirmas.
A los planetas exteriores les va un poco mejor. Podrían retener parte de su agua a menos que su agua inicial fuera baja, aproximadamente 1 TO. "Encontramos que T1-e, f, g y h pierden, como máximo, aproximadamente 8,0, 4,8, 3,4 y 0,8 TO, respectivamente", escriben. Estos planetas exteriores probablemente también tengan más oxígeno que los planetas interiores. Dado que T1-e, f y g están en la zona habitable de la estrella, es un resultado intrigante.
T-1c es de particular interés porque, en sus simulaciones, retiene la mayor cantidad de oxígeno atmosférico independientemente de si el TO inicial fue alto o bajo.
La habitabilidad potencial de los planetas T-1 es una cuestión importante en la ciencia de los exoplanetas. El tipo de estrella, el número de planetas rocosos y la facilidad de observación lo sitúan en lo más alto de la lista de objetivos de observación. Nunca entenderemos realmente la habitabilidad de los exoplanetas si no podemos entender este sistema. La única manera de entenderlo mejor es observarlo más a fondo.
"Estas conclusiones motivan observaciones de seguimiento para buscar la presencia de vapor de agua u oxígeno en T1-c y futuras observaciones de los planetas exteriores en el sistema TRAPPIST-1, que pueden contener una cantidad sustancial de agua", escriben los autores en su conclusión.
Más información: Megan T. Gialluca et al, Las implicaciones del escape atmosférico hidrodinámico térmico en los planetas TRAPPIST-1, arXiv (2024). DOI:10.48550/arxiv.2405.02401
Información de la revista: La revista de ciencia planetaria , arXiv
Proporcionado por Universe Today
