Los siete planetas que orbitan la estrella enana TRAPPIST-1 son en su mayoría rocosos, y algunos potencialmente contienen más agua líquida que la Tierra.
Una nueva investigación revela la densidad de los mundos dentro de este sistema atestado con una precisión mayor que nunca. Los hallazgos revelan que algunos de los planetas podrían tener hasta un 5 por ciento de su masa en forma de agua líquida, aproximadamente 250 veces más agua que la encontrada en los océanos de la Tierra.
Simon Grimm, un científico exoplaneta de la Universidad de Berna en Suiza, dijo a Space.com:
«Todos los planetas TRAPPIST-1 son muy parecidos a la Tierra, tienen un núcleo sólido, rodeado de una atmósfera».
Trabajando con un equipo de investigadores, Grimm modeló con precisión las densidades de los siete mundos.
Además de reducir la composición de los exoplanetas, los investigadores también encontraron que uno de los mundos podría presumir de algunas características familiares.
Grimm agregó:
«TRAPPIST-1e es el exoplaneta que es más similar a la Tierra en términos de masa, radio y energía recibida de su estrella».
Un sistema especial
En 2016, los astrónomos de The Transiting Planets and Planetesimals Small Telescope (TRAPPIST) en Chile identificaron tres planetas alrededor de la tenue estrella TRAPPIST-1. Menos de un año después, la NASA anunció el descubrimiento de aún más mundos, para un total de siete. Todos los exoplanetas orbitan en la zona habitable de su estrella, la región donde el agua puede permanecer líquida en la superficie. El sistema TRAPPIST-1 cuenta con el mayor número de mundos rocosos jamás encontrados en una zona habitable de una sola estrella y se encuentra a solo 40 años luz de la Tierra.
Intrigado por el sistema, Grimm y sus colegas decidieron medir el sistema utilizando una técnica conocida como transit-timing variations (TTVs). Al observar pequeñas variaciones en la cantidad de tiempo que tarda un mundo en pasar entre su estrella y nuestro punto de vista, llamado tránsito, los TTV permiten a los investigadores realizar algunas de las observaciones más sensibles de densidades y masas planetarias.
Grimm agregó:
«Usar TTV es actualmente el único método para determinar las masas y, por lo tanto, las densidades de planetas como el sistema TRAPPIST-1».
Otros métodos no funcionan porque los planetas son demasiado livianos o la estrella es demasiado débil, dijo. El método permite a los astrónomos determinar la masa de los planetas en relación con las masas estelares. Combinado con los radios medidos a medida que el planeta transita su estrella, la técnica revela las densidades de cada mundo.
Los investigadores confiaron en datos capturados por el Telescopio Espacial Spitzer de la NASA y varios de los instrumentos del Observatorio Europeo Austral en Chile para hacer observaciones detalladas que podrían revelar las variaciones en las órbitas planetarias.
Si un planeta viaja solo alrededor de su estrella, entonces la única atracción gravitacional que sentiría provendría de la estrella. Pero cuando un sistema posee dos o más mundos, los planetas interactúan gravitacionalmente, tirando unos de otros con una fuerza relacionada con sus masas. Estos cambios dependen de la masa, la distancia y otros parámetros orbitales de los planetas.
Al mismo tiempo, los sistemas abarrotados como TRAPPIST-1 hacen que sea más difícil desentrañar los efectos de los planetas individuales, ya que cada mundo tira un poco de sus vecinos. Los planetas TRAPPIST-1 son más fáciles de medir porque orbitan en sincronizació. Juntos, los siete exoplanetas forman una cadena de resonancia que los conecta a todos y sugiere una evolución lenta y pacífica.
Grimm agregó:
«El sistema TRAPPIST-1 es especial porque todos los planetas están en una condición de resonancia».
Grimm tomó una simulación que previamente había usado para calcular las órbitas planetarias y la adaptó al análisis de TTV. Usando más de 200 tránsitos, su equipo modeló la masa y las densidades de los mundos, simulando las órbitas de los planetas hasta que sus tránsitos modelados coincidieran con lo observado.
Los investigadores encontraron densidades de los mundos que van desde 0.6 a 1.0 veces la densidad de la Tierra. Los siete mundos son ricos en agua, con niveles de agua que alcanzan hasta el 5 por ciento de la masa total. En comparación, solo aproximadamente el 0.02 por ciento de la masa de la Tierra está contenida de agua.
TRAPPIST-1b y c, los mundos más internos, es probable que tengan núcleos rocosos y estén rodeados de atmósferas densas más gruesas que las de la Tierra. Ubicados cerca de su estrella, los mundos más cálidos probablemente tengan atmósferas gruesas y húmedas, mientras que los más distantes podrían estar cubiertos de hielo.
TRAPPIST-1d es el más ligero de los siete planetas, con un peso de alrededor del 30 por ciento de la masa de la Tierra. Su baja masa podría ser causada por una gran atmósfera, un océano o una capa congelada de hielo.
TRAPPIST-1f, g y h se encuentran lo suficientemente lejos de su estrella anfitriona como para que el agua se congele en hielo sobre sus superficies. Las atmósferas delgadas probablemente carecerían de las moléculas más pesadas que se encuentran en la Tierra.
Luego está TRAPPIST-1e, el más parecido a la Tierra del grupo. Como el único planeta ligeramente más denso que la Tierra, TRAPPIST-1e probablemente tiene un núcleo de hierro más denso, y puede carecer de una capa gruesa de atmósfera, océano o hielo.
Los investigadores advirtieron que los nuevos resultados, que se publicaron en la revista Astronomy & Astrophysics, no dicen nada directamente sobre la habitabilidad. Sin embargo, al ayudar a los investigadores a comprender mejor las condiciones involucradas en el sistema atestado, la nueva investigación ayuda a avanzar en la comprensión de si los mundos pueden ser capaces de sustentar la vida.
Imagen de portada: Representación artística de los siete planetas del sistema TRAPPIST-1. La mayoría son ricos en materiales volátiles como el agua. Crédito: M. Kornmesser / ESO
Fuente: Space