TRAPPIST-1, un sistema planetario en miniatura con varios planetas potencialmente habitables

TRAPPIST-1, un sistema planetario en miniatura con varios planetas potencialmente habitables
por Daniel Marín

El descubrimiento de exotierras es uno de los objetivos más importantes de la astronomía moderna. Detectar un planeta con las dimensiones de la Tierra situado en la zona habitable de su estrella parecía un sueño hace tan solo unos años. Y sin embargo ya conocemos unos cuantos. Algo mucho menos frecuente es encontrar sistemas con más de un planeta potencialmente habitable. Pero, ¿y si te digo que acabamos de descubrir una estrella con siete planetas de los cuales cuatro podrían ser potencialmente habitables? Pues eso es justo lo que acaba de ocurrir hoy. Te presento a TRAPPIST-1.

Recreación de la superficie de uno de los planetas de TRAPPIST-1 (NASA/JPL-Caltech).

El sistema TRAPPIST-1 ya era conocido por albergar tres planetas, uno de los cuales parecía estar justo fuera de la zona habitable. TRAPPIST-1, también conocida con el bonito nombre de 2MASS J23062928−0502285, es una pequeña estrella enana roja de tipo espectral M8 situada a 39 años luz con una masa que apenas alcanza el 8% de la solar. Su pequeño tamaño explica que la zona habitable esté muy pegada a su estrella, una disposición que ya hemos visto en otros casos, como por ejemplo el planeta más cercano a la Tierra, Proxima b. Sin embargo, ahora un equipo de investigadores liderado por Michaël Gillon ha descubierto gracias al método del tránsito que en realidad son siete y no tres los planetas que giran alrededor de TRAPPIST-1.

Sistema TRAPPIST-1 (NASA/JPL-Caltech).

El sistema TRAPPIST-1 comparado con el sistema solar (ESO/O. Furtak).

Ya conocemos otros sistemas múltiples, pero lo fascinante de TRAPPIST-1 es que los siete planetas tienen un tamaño parecido a la Tierra y varios se encuentran en la zona habitable. Todos ellos se encuentran a poca distancia de la estrella, con periodos de entre 1,5 y 20 días. TRAPPIST-1 d, e y h son incluso más pequeños que la Tierra. Además, puesto que es un sistema múltiple y compacto, se ha podido aplicar la técnica TTV (Transit Timing Variations) para calcular las masas de los planetas. Somos afortunados, porque recordemos que normalmente el método del tránsito solo nos da información sobre el tamaño de un planeta, pero no su masa. Conociendo las dimensiones y su masa somos capaces de estimar la densidad de los planetas y, por lo tanto, llegar a alguna conclusión sobre sus propiedades (por contra, solo conocemos la masa mínima de Proxima b, pero no su tamaño, ya que fue descubierto por el método de la velocidad radial). 

Sistema TRAPPIST-1. Los planetas d, e, f y g están en la zona habitable (zona gris) (Gillon et al.).

Las curvas de luz de los siete tránsitos de los planetas de TRAPPIST-1 vistos por el telescopio el telescopio espacial Spitzer de la NASA (Gillon et al.)

Los planetas d, e, f y g están en la zona habitable, esto es, la zona alrededor de la estrella donde puede existir agua líquida en la superficie de un planeta si se dan las condiciones adecuadas (entre ellas, que haya una atmósfera digna de mención). ¡Cuatro planetas en la zona habitable! Esto sí que es un récord. Naturalmente, los criterios de definición de zona habitable son un tanto subjetivos, así que los cuatro entrarían en la zona habitable solo si nos decantamos por la definición más optimista de la misma. Pero incluso si optamos por la llamada definición pesimista, más exigente, los planetas e, f y g seguirían estando en su interior.

Ya que la Tierra está más cerca del límite interior de la zona habitable del sistema solar que del exterior se suele considerar que cuanto más cerca de este límite esté un mundo, tanto mejor (obviamente, no todo el mundo está de acuerdo). Por eso no debemos perder de vista a TRAPPIST-1 e y f, ambos en la parte interna de la zona habitable. TRAPPIST-1 e tiene el 92% del tamaño de la Tierra, mientras que TRAPPIST-1 f es un poquito más grande, con un radio de 1,04 veces el de nuestro planeta. Por contra, TRAPPIST-1 g, también situado en la zona habitable, pero en la parte exterior tiene un radio de 1,13 veces el de la Tierra y quizás tenga una atmósfera demasiado densa para que sea compatible con la vida. O quizás sea todo lo contrario y precisamente esa atmósfera contenga gases de efecto invernadero que permitan mantener temperaturas óptimas en la parte exterior de la zona habitable. Tampoco debemos obviar el calentamiento interno provocado por las fuerzas de marea debido a la escasa distancia a la que se encuentran los planetas entre sí.

Características de los planetas TRAPPIST-1 (NASA/JPL-Caltech).

En cualquier caso, las estimaciones de densidad sugieren que se trata de mundos con poco contenido en metales y muchos volátiles, así que es fácil que tengan algún tipo de atmósfera a su alrededor (un dato que obviamente desconocemos). El sistema TRAPPIST-1 tiene unas proporciones que recuerdan a los satélites galileanos de Júpiter más que al sistema solar en su conjunto y la propia estrella es solo un poco más grande que Júpiter. Por eso muchos investigadores creen que los mecanismos de formación planetaria de las enanas rojas son más parecidos a los de un gigante gaseoso que a una estrella como el Sol (los cuatro satélites galileanos orbitan Júpiter en resonancia con periodos comprendidos entre 1,7 y 17 días, lo que recuerda poderosamente al sistema TRAPPIST-1).

El sistema TRAPPIST-1 comparado con el sistema solar y los satélites galileanos de Júpiter (NASA/JPL-Caltech).

Otra vista comparativa (ESO/O. Furtak).

TRAPPIST-1 y el Sol a escala (ESO).

Los mundos de TRAPPIST-1 deben superar los enormes desafíos que conlleva el vivir cerca de una enana roja. Como ya comentamos con motivo del reciente descubrimiento de Proxima b, lo más probable es que estos mundos sufran acoplamiento de marea y muestren siempre el mismo hemisferio hacia su estrella. Esto quiere decir que en un lado del planeta será de día continuamente y en otro tendremos una noche eterna. Aunque también es posible que, si su órbita es un poquito excéntrica, roten en resonancia con el periodo de traslación, como le ocurre a Mercurio. Por otro lado, las enanas rojas son famosas por emitir enormes cantidades de rayos X y partículas que pueden esterilizar un planeta que esté demasiado cerca, algo que podría evitarse con una atmósfera lo suficientemente densa y un buen campo magnético (aunque la baja densidad de los planetas provoca que sea más difícil imaginar un núcleo de hierro y níquel de dimensiones adecuadas para producir una magnetosfera potente). Otro factor a tener en cuenta para analizar la habitabilidad es la edad del sistema. Desgraciadamente resulta muy complicado calcular la edad de una estrella, así que solo es posible asegurar que tiene más de 500 millones de años, pero al tratarse de una enana roja podría tener miles de millones. Y, al revés, TRAPPIST-1 seguirá brillando cuando la mayor parte de las estrellas de la Galaxia se hayan apagado.

La zona habitable de TRAPPIST-1, al igual que las de otras enanas rojas, se ha ido contrayendo con el tiempo. O sea, que los mundos que ahora son habitables antes eran demasiado calientes para serlo. Esto implica que quizás sufrieron una etapa de ‘secado’ durante la cual el agua que pudieran contener pudo desaparecer debido a un efecto invernadero descontrolado como el de Venus. No obstante, TRAPPIST-1 es un sistema compacto y los modelos teóricos favorecen una formación a gran distancia de la estrella. Por lo tanto, es probable que estos planetas se hayan formado lejos durante la fase más caliente de la estrella y luego fueran migrando hacia el interior, evitando la fase de deshidratación por efecto invernadero. Un escenario de formación lejana cuadra con la baja densidad estimada para los planetas.

Estimación de la composición de los siete planetas de TRAPPIST-1 comparados con el sistema solar (Gillon et al).

Este descubrimiento ha sido posible gracias a ocho telescopios terrestres distintos, incluidos el gran VLT del ESO en Chile y el William Herschel de La Palma. Además se han usado las observaciones de los telescopios espaciales Hubble y Spitzer de la NASA, de ahí que la agencia espacial norteamericana haya convocado una rueda de prensa para dar la noticia. El telescopio infrarrojo Spitzer ha sido fundamental para confirmar los parámetros de los siete planetas y, de hecho, el séptimo planeta más alejado solo ha sido detectado por el Spitzer con un único tránsito. Por lo tanto su existencia está en cuestión hasta que sea confirmado por otros instrumentos.

TRAPPIST-1 no está tan cerca como Proxima Centauri, pero se encuentra a ‘solo’ 39 años luz. Esta relativa cercanía la convierte en un candidato ideal para el futuro telescopio espacial James Webb y los telescopios gigantes de nueva generación. Con suerte durante la próxima década seremos capaces de analizar la atmósfera de alguno de los planetas de TRAPPIST-1. Y, como soñar es gratis, no cuesta nada imaginar un sistema no ya con uno, sino con varios planetas compatibles con formas de vida microbiana. 



http://danielmarin.naukas.com/2017/02/22/trappist-1-un-sistema-estelar-en-miniatura-con-varios-planetas-potencialmente-habitables/