Esta impresión artística muestra varios de los planetas que orbitan la estrella enana roja ultrafría TRAPPIST-1. Nuevas observaciones, cuando se combinan con análisis muy sofisticados, ahora han arrojado buenas estimaciones de las densidades de los siete planetas del tamaño de la Tierra y sugieren que son ricos en materiales volátiles, probablemente agua. Crédito: ESO/M. Kornmesser
Un nuevo estudio ha encontrado que los siete planetas que orbitan la cercana estrella enana ultrafría TRAPPIST-1 están hechos principalmente de roca, y algunos podrían contener más agua que la Tierra. Las densidades de los planetas, ahora conocidas con mucha más precisión que antes, sugieren que algunos de ellos podrían tener hasta el 5 por ciento de su masa en forma de agua, aproximadamente 250 veces más que los océanos de la Tierra. Es probable que los planetas más calientes más cercanos a su estrella madre tengan atmósferas densas y humeantes y los más distantes probablemente tengan superficies heladas. En términos de tamaño, densidad y la cantidad de radiación que recibe de su estrella, el cuarto planeta es el más similar a la Tierra. Parece ser el planeta más rocoso de los siete, y tiene el potencial de albergar agua líquida.
Los planetas alrededor de la débil estrella roja TRAPPIST-1, a solo 40 años luz de la Tierra, fueron detectados por primera vez por el telescopio TRAPPIST-South en el Observatorio La Silla de ESO en 2016. Al año siguiente, otras observaciones desde telescopios terrestres, incluidos el Very Large Telescope de ESO y el Telescopio Espacial Spitzer de la NASA, revelaron que había no menos de siete planetas en el sistema, cada uno aproximadamente del mismo tamaño que la Tierra. Se llaman TRAPPIST-1b, c, d, e, f, g y h, con una distancia creciente de la estrella central.
Esta infografía enumera las principales propiedades de los siete planetas TRAPPIST-1, junto con los cuatro planetas más internos del Sistema Solar a la misma escala. Crédito: NASA/JPL
Ahora se han realizado más observaciones, tanto desde telescopios en tierra, incluida la instalación speculoos casi completa en el Observatorio Paranal de ESO, como desde el Telescopio Espacial Spitzer de la NASA y el Telescopio Espacial Kepler. Un equipo de científicos dirigido por Simon Grimm en la Universidad de Berna en Suiza ahora ha aplicado métodos de modelado por computadora muy complejos a todos los datos disponibles y han determinado las densidades de los planetas con mucha mejor precisión de lo que era posible antes.
Simon Grimm explica cómo se encuentran las masas: “Los planetas TRAPPIST-1 están tan juntos que interfieren entre sí gravitacionalmente, por lo que los momentos en que pasan por delante de la estrella cambian ligeramente. Estos cambios dependen de las masas de los planetas, sus distancias y otros parámetros orbitales. Con un modelo informático, simulamos las órbitas de los planetas hasta que los tránsitos calculados concuerdan con los valores observados y, por lo tanto, derivamos las masas planetarias”.
El miembro del equipo Eric Agol comenta sobre la importancia: “Un objetivo de los estudios de exoplanetas durante algún tiempo ha sido sondear la composición de planetas que son similares a la Tierra en tamaño y temperatura. El descubrimiento de TRAPPIST-1 y las capacidades de las instalaciones de ESO en Chile y el Telescopio Espacial Spitzer de la NASA en órbita lo han hecho posible, ¡dándonos nuestra primera visión de de qué están hechos los exoplanetas del tamaño de la Tierra!”
Este diagrama compara las masas y la entrada de energía de los siete planetas TRAPPIST-1, junto con las propiedades de los cuatro planetas más internos del Sistema Solar. Crédito: NASA/JPL
Las mediciones de las densidades, cuando se combinan con modelos de las composiciones de los planetas, sugieren fuertemente que los siete planetas TRAPPIST-1 no son mundos rocosos estériles. Parecen contener cantidades significativas de material volátil, probablemente agua, que asciende hasta el 5% de la masa del planeta en algunos casos, una cantidad enorme; en comparación, ¡la Tierra tiene solo alrededor de 0.02% de agua en masa!
“Las densidades, si bien son pistas importantes sobre la composición de los planetas, no dicen nada sobre la habitabilidad. Sin embargo, nuestro estudio es un importante paso adelante a medida que continuamos explorando si estos planetas podrían albergar vida”, dijo Brice-Olivier Demory, coautor de la Universidad de Berna.
TRAPPIST-1b y c, los planetas más internos, es probable que tengan núcleos rocosos y estén rodeados de atmósferas mucho más gruesas que las de la Tierra. TRAPPIST-1d, por su parte, es el más ligero de los planetas con aproximadamente el 30 por ciento de la masa de la Tierra. Los científicos no están seguros de si tiene una gran atmósfera, un océano o una capa de hielo.
Los científicos se sorprendieron de que TRAPPIST-1e sea el único planeta en el sistema ligeramente más denso que la Tierra, lo que sugiere que puede tener un núcleo de hierro más denso y que no necesariamente tiene una atmósfera gruesa, océano o capa de hielo. Es misterioso que TRAPPIST-1e parezca ser mucho más rocoso en su composición que el resto de los planetas. En términos de tamaño, densidad y la cantidad de radiación que recibe de su estrella, este es el planeta más similar a la Tierra.
TRAPPIST-1f, g y h están lo suficientemente lejos de la estrella anfitriona como para que el agua pueda congelarse en hielo a través de sus superficies. Si tienen atmósferas delgadas, es poco probable que contengan las moléculas pesadas que encontramos en la Tierra, como el dióxido de carbono.
“Es interesante que los planetas más densos no sean los que están más cerca de la estrella, y que los planetas más fríos no puedan albergar atmósferas gruesas”, señala Caroline Dorn, coautora del estudio con sede en la Universidad de Zurich, Suiza.
El sistema TRAPPIST-1 continuará siendo un foco de intenso escrutinio en el futuro con muchas instalaciones en tierra y en el espacio, incluido el Telescopio Extremadamente Grande de ESO y el Telescopio Espacial James Webb de la NASA/ESA/CSA.
Los astrónomos también están trabajando duro para buscar más planetas alrededor de estrellas rojas débiles como TRAPPIST-1. Como explica el miembro del equipo Michaël Gillon: “Este resultado destaca el gran interés de explorar estrellas enanas ultrafrías cercanas, como TRAPPIST-1, para planetas terrestres en tránsito. Este es exactamente el objetivo de SPECULOOS, nuestra nueva búsqueda de exoplanetas que está a punto de comenzar a operar en el Observatorio Paranal de ESO en Chile”.