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TRAPPIST-1 y sus 7 planetas

Los astrónomos han descubierto un sistema de siete planetas del tamaño de la Tierra a sólo 40 años luz de distancia. Utilizando telescopios basados en tierra y en orbita, incluyendo el VLT (Very Large Telescope) de ESO, todos los planetas fueron detectados cuando pasaban delante de su estrella una estrella enana ultrafría conocida como TRAPPIST-1, mediante un método de observación denominado transito. Según el artículo que aparece en la revista Nature, tres de los planetas se encuentran en la zona habitable y podrían albergar océanos de agua en sus superficies, aumentando la posibilidad de que el sistema pudiese acoger vida. Este sistema encontrado, tiene tanto el mayor número de planetas del tamaño de la Tierra como el mayor número de mundos que podrían contar con agua líquida en sus superficies.

Utilizando el telescopio TRAPPIST–Sur, instalado en el Observatorio La Silla, el Very Large Telescope (VLT), en Paranal, y el telescopio espacial Spitzer de la NASA, así como otros telescopios del mundo,entre los que se encuentra el telescopio William Herschel situado en el Observatorio Roque de los Muchachos,en la isla de La Palma. Los astrónomos han confirmado la existencia de, al menos, siete pequeños planetas orbitando la estrella enana roja fría TRAPPIST-1. Todos los planetas, nombrados como TRAPPIST-1b, c, d, e, f, g y h, en orden creciente de distancia de su estrella, tienen tamaños similares a la Tierra.

Comparación del sistema TRAPPIST-1 con la zona interior del Sistema Solar y las lunas galileanas de Júpiter.
¿Que es una estrella enana ultrafria?

El término estrella enana ultrafría (UCDs, Ultra Cool Dwarf stars) es una categoría que sirve como cajón desastre para englobar tanto a las estrellas enanas rojas más pequeñas (tipos espectrales superiores a M6) como a las enanas marrones. Es una categoría muy interesante para comprender mejor los procesos de formación estelar, aunque desde un punto más mediático también nos sirve para hablar de exoplanetas que giren alrededor de enanas marrones sin necesidad de meternos en el espinoso debate terminológico sobre si estamos ante una estrella ‘de verdad’ o no.

Proyecto TRAPPIST

El sistema en cuestión ha sido denominado TRAPPIST-1 en honor del programa homónimo del ESO que lo ha descubierto: TRAPPIST (TRAnsiting Planets and PlanetesImals Small Telescope). TRAPPIST está dirigido por Michaël Guillon (universidad de Lieja) y usa un telescopio de 60 cm de diámetro en La Silla (Chile), para buscar exoplanetas alrededor de enanas rojas y enanas marrones mediante el método del tránsito.

Curvas de luz de los siete planetas de TRAPPIST-1 durante su tránsito
Este diagrama muestra cómo la luz de la tenue estrella disminuye a medida que cada uno de sus siete planetas conocidos pasa por delante de ella y bloquea parte de su luz.

TRAPPIST-1, conocido hasta ahora como 2MASS J23062928-0502285, es el primer sistema exoplanetario descubierto por este proyecto y se trata de una estrella enana roja de tipo espectral M8 con una masa de tan solo el 8% de la del Sol y un tamaño apenas mayor que el de Júpiter

Los astrónomos observaron los cambios en la emisión de luz de la estrella causados por cada uno de los siete planetas que pasan delante de ella — un evento conocido como tránsito — y esto les permitió extraer información acerca de sus tamaños, composiciones y órbitas. Descubrieron que, al menos los seis planetas interiores, son comparables a la Tierra en cuanto a tamaño y temperatura.

Curva de luz de TRAPPIST-1 que muestra los eventos de disminución de la luz causados por el tránsito de los planetas durante un período de 20 días en septiembre y octubre de 2016.
La parte inferior del diagrama muestra cuáles de los planetas del sistema son responsables de los tránsitos.

El autor principal, Michaël Guillon comenta: "Se trata de un sistema planetario sorprendente, no sólo porque hayamos encontrado tantos planetas, ¡sino porque son todos asombrosamente similares en tamaño a la Tierra!".

Con tan solo el 8% la masa del Sol, TRAPPIST-1 es muy pequeña en términos estelares y, aunque está relativamente cerca de nosotros, en la constelación de Acuario, es muy tenue. Los astrónomos esperaban que este tipo de estrellas enanas pudieran albergar muchos planetas del tamaño de la Tierra en órbitas apretadas, convirtiéndolas en objetivos prometedores para la búsqueda de vida extraterrestre, pero TRAPPIST-1 es el primer sistema de este tipo descubierto.

El coautor Amaury Triaud amplía la información: "La emisión de energía de estrellas enanas como TRAPPIST-1 es mucho más débil que la de nuestro Sol. Para que hubiera agua en sus superficies los planetas tendrían que estar en órbitas mucho más cercanas que las que podemos ver en el Sistema Solar. Afortunadamente, parece que este tipo de configuración compacta ¡es lo que estamos viendo alrededor de TRAPPIST-1!".

El equipo determinó que todos los planetas del sistema son similares en tamaño a la Tierra y a Venus, o un poco más pequeños. Las mediciones de densidad sugieren que, al menos, los seis planetas de la zona más interna son probablemente rocosos en su composición.

Las órbitas planetarias no son mucho más grandes que las del sistema galileano de lunas de Júpiter y mucho más pequeñas que la órbita de Mercurio en el Sistema Solar. Sin embargo, el pequeño tamaño de TRAPPIST-1 y su baja temperatura significan que la energía que proporciona a sus planetas es similar a la recibida por los planetas interiores de nuestro Sistema Solar; TRAPPIST-1c, d y f reciben cantidades similares de energía que Venus, la Tierra y Marte, respectivamente.

Los siete planetas descubiertos en el sistema podrían, potencialmente, tener agua líquida en sus superficies, aunque sus distancias orbitales hacen que esto sean más probable en algunos de los candidatos que en otros. Los modelos climáticos sugieren que los planetas más interiores, TRAPPIST-1b, c y d, son probablemente demasiado calientes para albergar agua líquida, excepto tal vez en una pequeña fracción de sus superficies. La distancia orbital del planeta más externo del sistema, TRAPPIST-1h, no se ha confirmado, aunque es probable que sea demasiado distante y frío para albergar agua líquida. TRAPPIST-1e, f y g, sin embargo, representan el santo grial para los astrónomos cazadores de planetas, ya que orbitan en la zona habitable de la estrella y podrían albergar océanos de agua en sus superficies.

Este diagrama muestra los tamaños relativos de las órbitas de los siete planetas que orbitan a la estrella enana ultrafría TRAPPIST-1. El área sombreada muestra la extensión de la zona habitable, en la que podrían existir océanos de agua líquida en los planetas. Actualmente, la órbita del planeta más exterior, TRAPPIST-1h, no se conoce con seguridad. Las líneas punteadas muestran límites alternativos a la zona habitable basados en diferentes supuestos teóricos.

Estos nuevos descubrimientos hacen del sistema de TRAPPIST-1 un objetivo muy importante para futuros estudios. El Telecopio Espacial Hubble de NASA/ESA ya está siendo utilizado para buscar atmósferas alrededor de los planetas y el miembro del equipo, Emmanuël Jehin, está entusiasmado con las futuras posibilidades: "Con la próxima generación de telescopios como el E-ELT (European Extremely Large Telescope de ESO), el telescopio espacial JWST (NASA/ESA/CSA James Webb Space Telescope) y el observatorio espacial CHEOPS por sus siglas en inglés (CHaracterising ExOPlanets Satellite) pronto podremos buscar agua e incluso pruebas de vida en estos mundos".

Además del telescopio espacial Spitzer de la NASA, el equipo usó muchas otras instalaciones terrestres: TRAPPIST–Sur en el Observatorio La Silla de ESO (Chile); HAWK-I , instalado en el VLT (Very Large Telescope) de ESO (Chile); TRAPPIST–Norte (Marruecos); el telescopio de 3,8 metros UKIRT (Hawái); el telescopio Liverpool de 2 metros y el telescopio William Herschel de 4 metros, en la isla canaria de La Palma (España); y el telescopio de 1 metro SAAO (Sudáfrica).

Este descubrimiento también representa la mayor cadena de exoplanetas conocidos que orbitan entre sí con resonancia orbital cercana. Los astrónomos midieron cuidadosamente cuánto tarda cada planeta del sistema en completar una órbita alrededor de TRAPPIST-1 y luego calcularon la proporción del periodo de cada planeta y la de su siguiente vecino más lejano. Los seis planetas interiores de TRAPPIST-1 tienen relaciones de períodos con sus vecinos que están muy cerca de cocientes simples, tales como 5:3 o 3:2. Esto significa que, probablemente, los planetas se formaron juntos más lejos de su estrella y se han movido desde entonces hacia el interior hasta formar su configuración actual. Si es así, podrían ser mundos de baja densidad y ricos en volátiles, sugiriendo una superficie helada y/o una atmósfera.

Ilustración de los planetas del sistema de TRAPPIST-1 y los planetas rocosos del Sistema Solar

Información adicional

Este trabajo de investigación se ha presentado en el artículo científico titulado “Seven temperate terrestrial planets around the nearby ultracool dwarf star TRAPPIST-1”, por M. Gillon et al., y aparece en la revista Nature.

El equipo está formado por M. Gillon (Universidad de Lieja, Lieja, Bélgica); A. H. M. J. Triaud (Instituto de Astronomía, Cambridge, Reino Unido); B.-O. Demory (Universidad de Berna, Berna, Suiza; Laboratorio Cavendish, Cambridge, Reino Unido); E. Jehin (Universidad de Lieja, Lieja, Bélgica), E. Agol (Universidad de Washington, Seattle, EE.UU.; Laboratorio Planetario Virtual del Instituto de Astrobiología de la NASA, Seattle, EE.UU.); K. M. Deck (Instituto Tecnológico de California, Pasadena, CA, EE.UU.);, S. M. Lederer (Centro Espacial Johnson de la NASAr, Houston, EE.UU.); J. de Wit (MIT, Instituto Tecnológico de Massachusetts, Cambridge, MA, EE.UU.); A. Burdanov (Universidad de Lieja, Lieja, Bélgica); J. G. Ingalls (Instituto Tecnológico de California, Pasadena, CA, EE.UU.); E. Bolmont (Universidad de Namur, Namur, Bélgica; Laboratorio AIM Paris-Saclay, CEA/DRF - CNRS - Univ. París Diderot - IRFU/SAp, Centro de Saclay, Francia); J. Leconte (Univ. Burdeos, Pessac, Francia); S. N. Raymond (Univ. Burdeos, Pessac, Francia); F. Selsis (Univ. Burdeos, Pessac, Francia); M. Turbet (Universidades de la Sorbona, París, Francia); K. Barkaoui (Observatorio Oukaimeden, Marrakech, Marruecos); A. Burgasser (Universidad de California, San Diego, California, EE.UU.); M. R. Burleigh (Universidad de Leicester, Leicester, Reino Unido); S. J. Carey (Instituto Tecnológico de California, Pasadena, CA, EE.UU.); A. Chaushev (Universidad de Leicester, Reino Unido); C. M. Copperwheat (Universidad John Moores de Liverpool, Liverpool, Reino Unido); L. Delrez (Universidad de Lieja, Lieja, Bélgica; Laboratorio Cavendish, Cambridge, Reino Unido); C. S. Fernandes (Universidad de Lieja, Lieja, Bélgica); D. L. Holdsworth (Universidad de Central Lancashire, Preston, Reino Unido); E. J. Kotze (Observario Astronómico Sudafricano, Ciudad del Cabo, Sudáfrica); V. Van Grootel (Universidad de Lieja, Lieja, Bélgica); Y. Almleaky (Universidad Rey Abdulaziz, Jeddah, Arabia Saudí; Centro Rey Abdullah de Observaciones del Creciente y Astronomía, Makkah Clock, Arabia Saudí); Z. Benkhaldoun (Observatorio Oukaimeden, Marrakech, Marruecos); P. Magain (Universidad de Lieja, Lieja, Bélgica), y D. Queloz (Laboratorio Cavendish, Cambridge, Reino Unido; Departamento de Astronomía, Universidad de Ginebra, Suiza).

Enlaces

Nature
TRAPPIST de la Universidad de Lieja

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