TRAPPIST-1

Pistas acerca de la naturaleza de los mundos habitables

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Los planetas de TRAPPIST-1 aportan pistas acerca de la naturaleza de los mundos habitables

por Amelia Ortiz · Publicada 21 marzo, 2018 ·
21/3/2018 de Arizona State University / Nature Astronomy


Ilustración del sistema planetario de TRAPPIST-1. Crédito: NASA.

TRAPPIST-1 es una estrella enana roja ultrajaría que es ligeramente mayor, pero mucho más masiva, que el planeta Júpiter, y está situada a unos 40 años-luz del Sol en dirección a la constelación de Acuario.

Entre los sistemas planetarios, éste tiene un interés particular porque se han detectado siete planetas en órbita alrededor de la estrella, todos ellos de tamaños similares al de la Tierra. Sin embargo, al medir su masa y volumen todos ellos son menos densos que la roca. En otros mundo similares se piensa que esto es debido a la presencia de gases atmosféricos, pero los planetas de TRAPPIST-1 son demasiado pequeños para retener tanto gas.

Los astrónomos han concluido que su ligereza debe de ser debida a algo que abunde: el agua. En sus análisis, los investigadores han descubierto que los planetas interiores (“b” y “c”), relativamente “secos”, parece que poseen menos de un 15% de masa en forma de agua (la Tierra tiene un =0.02%). Los planetas exteriores (“f” y “g”) tendrían más del 50% de su masa en forma de agua.

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Planetas de TRAPPIST-1 podrían tener abundancia de agua

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Es probable que los planetas de TRAPPIST-1 tengan agua en abundancia

por Amelia Ortiz · Publicada 6 febrero, 2018 ·
6/2/2018 de ESO / Astronomy & Astrophysics


Esta ilustración muestra varios de los planetas que orbitan a la estrella enana roja ultrafría TRAPPIST-1. Nuevas observaciones, combinadas con sofisticados análisis, han proporcionado estimaciones de las densidades de los siete planetas del tamaño de la Tierra y sugieren que son ricos en materiales volátiles, tratándose probablemente de agua. Crédito: ESO/M. Kornmesser.

Un nuevo estudio ha revelado que, la composición de los siete planetas que orbitan a la cercana estrella enana ultrafría TRAPPIST-1, es básicamente rocosa y que, potencialmente, algunos podrían albergar más agua que la Tierra. La densidad de los planetas, que ahora se conoce con mucha más precisión, sugiere que algunos de ellos podrían tener hasta un 5% de su masa en forma de agua, aproximadamente 250 veces más que los océanos de la Tierra. Los planetas más calientes, más cercanos a su estrella, son propensos a tener densas atmósferas de vapor, y los más distantes probablemente tengan sus superficies heladas. En cuanto a tamaño, densidad y cantidad de radiación que reciben de su estrella, el cuarto planeta es el más parecido a la Tierra. Parece ser el planeta más rocoso de los siete y tiene posibilidades de albergar agua líquida.

Los planetas que hay alrededor de la débil estrella roja TRAPPIST-1, a sólo 40 años luz de la Tierra, fueron detectados por primera vez en 2016 con el Telescopio TRAPPIST-sur, instalado en el Observatorio La Silla de ESO. Durante el año siguiente se llevaron a cabo otras observaciones, tanto desde telescopios terrestres, como el Very Large Telescope de ESO, como con el Telescopio Espacial Spitzer de la NASA, revelando que no había menos de siete planetas en el sistema, cada uno de un tamaño parecido al de la Tierra. Se llaman TRAPPIST-1b, c, d, e, f, g y h, en el sentido en el que aumenta la distancia de la estrella central.

Ahora se han llevado a cabo más observaciones, tanto con telescopios basados en tierra, incluyendo la instalación SPECULOOS, casi completa, en el Observatorio Paranal de ESO, como desde el Telescopio Espacial Spitzer y el Telescopio Espacial Kepler de la NASA. Un equipo de científicos, liderado por Simon Grimm, de la Universidad de Berna (Suiza), ha aplicado métodos de modelado informático muy complejos a los datos disponibles y ha determinado las densidades de los planetas con mucha más precisión.

Las medidas de densidad, combinadas con los modelos de las composiciones de los planetas, sugieren firmemente que los siete planetas TRAPPIST-1 no son mundos rocosos estériles. Parecen contener cantidades significativas de material volátil, probablemente agua, que alcanza hasta un 5% de la masa del planeta en algunos casos, lo cual supone una gran cantidad: en comparación, ¡solo el 0,02 % de la masa de la Tierra es agua!

TRAPPIST-1b y c, los planetas más interiores, parece tener núcleos rocosos y estar rodeados de atmósferas mucho más gruesas que la de la Tierra. Por su parte, TRAPPIST-1d es el más ligero de los planetas, con un 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.

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Las propiedades de TRAPPIST 1

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Determinan las propiedades de TRAPPIST-1

por Amelia Ortiz · Publicada 5 febrero, 2018 ·
5/2/2018 de AAS NOVA/ The Astrophysical Journal


Ilustración de artista de la estrella enana ultrafría TRAPPIST-1 mientras dos de sus siete planetas del tamaño de la Tierra transitan por delante de ella. Crédito. ESA/Hubble.

TRAPPIST-1, una estrella cercana ultrafría, fue catapultada a la fama ante el púbico hace aproximadamente un año cuando se descubrió que alberga siete planetas transitantes del tamaño de la Tierra, tres de los cuales se encuentran en la zona habitable. Pero ¿con qué precisión se han medido las propiedades de este sistema?

Una de las razones por la cual el sistema TRAPPIST-1 es de interés particular para los científicos es que al tratarse de una estrella pequeña (aproximadamente del tamaño de Júpiter) podemos conocer muchas de las propiedades de los planetas utilizando telescopios actuales y de la próxima generación. Las observaciones que esperamos ser capaces realizar de los exoplanetas de TRAPPIST-1 (de las atmósferas de los planetas, las condiciones en la superficie y las composiciones internas, por ejemplo) nos permitirán comprobar teorías de formación y evolución de planetas y evaluar las posibilidades de habitabilidad de planetas del tamaño de la Tierra en órbita alrededor de enanas frías de tipo M.

Pero para realizar esos estudios, primero necesitamos medidas muy precisas de los parámetros de la estrella. Ahora, utilizando 188 épocas de observación de TRAPPIST-1 utilizando varios telescopios entre 2013 y 2016, Valérie Van Grootel (Universidad de Lieja, Bélgica) y sus colaboradores han obtenido una medida muy precisa del paralaje de TRAPPIST-1, lo que les ha permitido refinar la estimación de su luminosidad – ahora de (5.22 ± 0.19) x 10-4 veces la del Sol) – con una precisión doble de la estimación previa.

También han obtenido una nueva estimación de su masa, utilizando nuevos modelos y análisis de evolución estelar, combinados con estimaciones empíricas de la masa de enanas similares en sistemas binarios. Esto proporciona una masa casi el 10% mayor de lo estimado anteriormente y mucho más precisa (0.089 ± 0.006 M⊙). Además determinan el radio (0.121 ± 0.003 R⊙) y la temperatura efectiva de la estrella (2516 ± 41 K).

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Planetas potencialmente habitables en el sistema de TRAPPIST-1

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Planetas potencialmente habitables en el sistema de TRAPPIST-1

por Amelia Ortiz · Publicada 24 enero, 2018 ·
24/1/2018 de Planetary Science Institute / Astronomy & Astrophysics


Comparación entre los tamaños de los planetas del sistema TRAPPIST-1, alineados en orden de distancia creciente a su estrella. Las superficies planetarias son sólo impresiones artísticas de sus posibles características superficiales, incluyendo agua, hielo y atmósferas. Crédito: NASA/R. Hurt/T. Pyle.

Dos exoplanetas del sistemas TRAPPIST-1 han sido identificados como los que tienen mayor probabilidad de ser habitables, según una investigación dirigida por Amy Barr, del Instituto de Ciencia Planetaria (PSI).

El sistema TRAPPIST-1 causó gran interés entre los observadores y los científicos planetarios porque parece que contiene siete planetas aproximadamente del tamaño de la Tierra. “Dado que la estrella TRAPPIST-1 es muy vieja y poco brillante, las superficies de los planetas tienen temperaturas relativamente frías para los estándares planetarios, desde 400 Kelvin, más fríos que Venus, a 167 Kelvin, más fríos que los polos de la Tierra”, explica Barr. “Los planetas también se hallan en órbita muy cerca de la estrella, con periodos orbitales de unos pocos días. Debido a que sus órbitas son excéntricas – no circulares- estos planetas podrían experimentar calentamiento por fuerzas de marea igual que las lunas de Júpiter y Saturno”.

“Asumiendo que los planetas están compuestos por hielo de agua, roca y hierro, determinamos cuánto de cada uno de estos elementos podría estar presente y el grosor que podrían tener las diferentes capas. Como las masas y radios de los planetas no son bien conocidos, consideramos todo el abanico de estructuras y composiciones internas posibles”, explica Barr.

Los investigadores calcularon el balance entre el calentamiento por fuerzas de marea y el transporte de calor por convección en los mantos de cada planeta. Los resultados demuestran que los planetas b y c probablemente posean mantos de roca parcialmente fundida. También explican que el planeta c probablemente tenga una superficie de roca sólida y erupciones de magmas de silicatos en la superficie producidos por el calentamiento por marea, similar a la luna Io de Júpiter. Los planetas d y e son los que tienen mayor probabilidad de ser habitables debido a sus temperaturas superficiales moderadas, cantidades modestas de calentamiento por marea y porque sus flujos de calor son suficientes para evitar un estado de calentamiento global descontrolado. El planeta d probablemente esté cubierto completamente por un mar de agua.

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TRAPPIST-1 con un gigante gaseoso?

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¿Podrían los planetas terrestres de TRAPPIST-1 tener un hermano gigante de gas?

por Amelia Ortiz · Publicada 18 septiembre, 2017 ·
18/9/2017 de Carnegie / The Astronomical Journal

Ilustración de artista del sistema planetario de TRAPPIST-1. Crédito: NASA/JPL-Caltech.

Un nuevo trabajo de un equipo de científicos de Carnegie investiga la posibilidad de que puedan potencialmente existir planetas gigantes de gas en órbita alrededor de TRAPPIST-1 a distancias mayores que las de los otros siete planetas conocidos de la estrella. Si se encontraran planetas gigantes de gas en las afueras de este sistema, ello podría ayudar a los científicos a entender cómo se formaron los gigantes de gas de nuestro Sistema Solar, Júpiter y Saturno.

TRAPPIST-1 es una estrella ultrafría en la constelación de Acuario, que tiene en órbita siete planetas del tamaño de la Tierra, tres de ellos en la llamada zona habitable, la distancia a la estrella en la que es más probable encontrar agua líquida. Pero es posible que, como ocurre en nuestro Sistema Solar, TRAPPIST-1 tenga también en órbita planetas gigantes de gas a distancias mucho mayores que los planetas que ya conocemos.

“Varios sistemas estelares que incluyen planetas del tamaño de la Tierra y supertierras albergan también por lo menos un gigante de gas”, explica Alan Boss (Carnegie Institution for Science). “Así que preguntarnos si estos siete planetas tienen hermanos de gas gigantes con órbitas de periodos más largos es una cuestión importante”.

Utilizando el telescopio du Pont del Observatorio de Las Campanas (Chile) los investigadores determinaron los límites superiores para la masa de posibles planetas gigantes de gas en el sistema de TRAPPIST-1. Descubrieron que no existen planetas de más de 4.6 veces la masa Júpiter en órbita alrededor de la estrella con periodo de 1 año, y que no hay planetas de más de 1.6 veces la masa de Júpiter con periodos de 5 años. “Pero todavía hay mucho espacio que estudiar entre los periodos largos de este estudio y las órbitas muy cortas de los siete planetas conocidos de TRAPPIST-1”, añade Boss.

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Un TRAPPIST-1 más antiguo

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TRAPPIST-1 es más antiguo que nuestro sistema solar

Esta ilustración muestra lo que el sistema TRAPPIST-1 podría ser similar a partir de un punto cercano planeta TRAPPIST-1f (a la derecha). Crédito de la imagen: NASA / JPL-Caltech

Si queremos saber más acerca de si la vida podría sobrevivir en un planeta fuera de nuestro sistema solar, es importante conocer la edad de su estrella madre. Las estrellas jóvenes tienen lanzamientos frecuentes de radiación denminada llamaradas de alta energía (Flare) que pueden calcinar sus superficies planetarias. Si los planetas se formaron recientemente, sus órbitas también pueden ser inestables. Por otra parte, los planetas que orbitan estrellas más antiguas han sobrevivido a la serie de flares de juventud, pero también se han expuesto a los estragos de la radiación estelar por un período de tiempo más largo.

Los científicos tienen ahora una buena estimación de la edad de uno de los sistemas planetarios más interesantes descubiertos hasta la fecha denominado TRAPPIST-1, un sistema de siete mundos que orbitan alrededor de una estrella enana ultra-fresca del tamaño de la Tierra a unos 40 años-luz de distancia. Los investigadores dicen en un nuevo estudio que el TRAPPIST-1 la estrella es bastante antigua: entre 5,4 y 9,8 mil millones de años. Esto es hasta dos veces mayor que nuestro propio sistema solar, que se formó hace unos 4,5 mil millones de años.

Las siete maravillas de TRAPPIST-1 fueron revelados a principios de este año en una conferencia de prensa de la NASA, utilizando una combinación de los resultados de la planetas en tránsito y planetesimales con un pequeño telescopio en Chile en conjunto con el telescopio espacial Spitzer de la NASA y otros telescopios terrestres. Tres de los planetas TRAPPIST-1 residen en la denominada “zona habitable” de la estrella, que es la distancia orbital donde un planeta de tipo rocoso con una atmósfera “podría” tener agua líquida en su superficie. Los siete planetas son propensos a que la marea gravitacional de su estrella, defina que cada uno de los planetas tenga un lado diurno y otro nocturno perpetuo.

En el momento de su descubrimiento, los científicos creían que el sistema de TRAPPIST-1 tenía que ser de por lo menos 500 millones de años, ya que se trata de una estrella de baja masa (aproximadamente el 8 por ciento que la del Sol), sólo un poco más grande que el planeta Júpiter. Sin embargo, incluso este límite inferior de edad era incierto; en teoría, la estrella podría ser casi tan antigua como el universo mismo. Son las órbitas de este sistema compacto de planetas estable? Podría contener vida con el tiempo suficiente para evolucionar en cualquiera de estos mundos?

“Nuestros resultados realmente ayudan a entender la evolución del sistema TRAPPIST-1, debido a que el sistema tiene que haber persistido durante miles de años. Esto significa que los planetas tenían que evolucionar juntos, de lo contrario el sistema habría desmoronado hace mucho tiempo,” dijo Adam Burgasser, astrónomo de la Universidad de California en San Diego, y el primer autor del artículo. Burgasser asociado con Eric Mamajek, científico del programa adjunto del Programa de Exploración de Exoplanetas de la NASA con sede en el JPL, para calcular la edad del TRAPPIST-1. Sus resultados serán publicados en la revista The Astrophysical Journal.

No está claro lo que esto significa “mayor edad para la habitabilidad de los planetas”. Por un lado, las estrellas más viejas tienen menos flares que las estrellas más jóvenes, y Burgasser y Mamajek confirmaron que TRAPPIST-1 es relativamente tranquilo en comparación con otras estrellas enanas ultra frías. Por otra parte, dado que los planetas están tan cerca de la estrella, se ha absorbido durante mil millones de años radiación de alta energía, que podría haber evaporado en sus atmósferas y presentar grandes cantidades de agua. De hecho, el equivalente de un océano de la Tierra puede haber evaporado de cada planeta de TRAPPIST-1 a excepción de los dos más distante de la estrella: los planetas g y h. En como ver nuestro propio sistema solar, Marte es un ejemplo de un planeta que probablemente tenía agua líquida en su superficie en el pasado, pero perdió la mayor parte de sus aguas y la atmósfera a la radiación de alta energía del sol durante mil millones de años.

Sin embargo, la vejez no significa necesariamente que la atmósfera de un planeta se ha erosionado. Dado que los planetas TRAPPIST-1 tienen densidades más bajas que la Tierra, es posible que grandes depósitos de moléculas volátiles tales como el agua pueden producir atmósferas gruesas que protegería las superficies planetarias de las radiaciones nocivas. Una espesa atmósfera también podría ayudar a redistribuir el calor a los lados oscuros de estos planetas con anclaje mareal. Pero esto también podría ser contraproducente en un proceso de “efecto invernadero fuera de control”, en que la atmósfera se vuelve tan gruesa que se recalienta la superficie del planeta -como en el caso de Venus-.

“Si hay vida en estos planetas, me gustaría especular que la vida tiene que ser resistente, ya que tiene que ser capaz de sobrevivir algunos escenarios potencialmente nefastos para los mil millones de años”, dijo Burgasser.

Afortunadamente, las estrellas de poca masa como TRAPPIST-1 tienen temperaturas y luminosidades que permanecen relativamente constantes a lo largo de miles de millones de años, marcada por los acontecimientos de estallidos magnéticos ocasionales. Los tiempos de vida de las diminutas estrellas como TRAPPIST-1 se prevé que ser mucho, mucho más que la edad de 13,7 mil millones de años del universo (el Sol, en comparación, tiene una vida útil de unos 10 mil millones de años).

“Las estrellas mucho más masivas que el Sol consumen su combustible rápidamente, dando más luz a través de millones de años y explotando como supernovas,” dijo Mamajek. “Pero TRAPPIST-1 es como una vela de combustión lenta que brillará por cerca de 900 veces más que la edad actual del universo.”

Algunas de las pistas Burgasser y Mamajek utilizan para medir la edad de TRAPPIST-1 incluyen la rapidez con la estrella se mueve en su órbita alrededor de la Vía Láctea (estrellas más rápidas tienden a ser de mayor edad), la composición química de su atmósfera, y el número de flares en TRAPPIST- 1 que tuvo durante los períodos de su observación. Estas variables apuntaban a una estrella que es sustancialmente mayor que nuestro Sol.

Futuras observaciones con el telescopio espacial Hubble de la NASA y el próximo telescopio espacial James Webb pueden revelar si estos planetas tienen atmósferas, y si tales ambientes son como o parecidos al de la Tierra.

“Estos nuevos resultados proporcionan un contexto útil para futuras observaciones de estos planetas, lo que nos podría dar una gran comprensión de cómo se forman las atmósferas y como evolucionan, y si perduran o no”, dijo Tiffany Kataria, científico exoplanetista del JPL, que no participó en el estudio.

Observaciones futuras con Spitzer podrían ayudar a los científicos a afinar sus estimaciones de las densidades de los planetas de TRAPPIST-1, que trasmiten y dan comprensión de sus composiciones.

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Los planetas de TRAPPIST-1

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Los planetas de TRAPPIST-1, orbitando en armonías sincronizadas

por Amelia Ortiz · Publicada 11 mayo, 2017 ·
11/5/2017 de University of Toronto / Astrophysical Journal Letters


El descubrimiento del sistema planetario TRAPPIST-1 a principios de este año por un equipo belga de astrónomos creó un gran interés al conocerse que hay tres planetas en la zona habitable de la estrella. Pero también produjo confusión dado que el sistema parecía ser altamente inestable, en peligro de destruirse a sí mismo. Ahora astrofísicos de la Universidad de Toronto pueden haber resuelto este problema, con música de jazz y animación.

Dan Tamayo, investigador del Centro de Ciencia Planetaria de la Universidad de Toronto, su compañero astrofísico Matt Russo, que toca jazz, y el músico Andrew Santaguida se reunieron en un estudio de animación de Toronto para ilustrar la  configuración especial del sistema planetario. Acelerando las secuencias orbitales de los planetas al intervalo auditivo humano, han creado una especie de sinfonía que está sonando a más de 40 años luz de distancia.

En configuraciones resonantes, los periodos orbitales de los planetas forman proporciones de números racionales. Por ejemplo, Neptuno da tres vueltas alrededor del Sol en el mismo tiempo que Plutón tarda en dar dos giros. Esto es bueno para Plutón porque, si no fuera así, no existiría. Como las órbitas de los dos planetas se cruzan, si todo fuera aleatorio, acabarían chocando. Pero debido a la resonancia, las posiciones relativas de los planetas uno respecto del otro se van repitiendo.

TRAPPIST-1 lleva este principio a otro nivel completamente diferente, con los siete planetas encontrándose en una cadena de resonancias. Tamayo, Russo y Santaguida crearon la animación, en la que suena una nota de piano cada vez que los planetas pasan por delante de su estrella y un golpe de tambor cada vez que un planeta adelanta a us vecino más próximo. “Existe un patrón rítmico repetitivo que asegura que el sistema permanece estable a lo largo de un gran periodo de tiempo”, comenta Russo.

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