Trappist-1, un sistema extrasolar con siete planetas.

La enana ultrafría y los siete planetas.
Trappsit-1.

Hallados mundos templados similares a la Tierra en un sistema planetario extraordinariamente rico.
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 el espacio, incluyendo el VLT (Very Large Telescope) de ESO, todos los planetas fueron detectados cuando pasaban delante de su estrella, la estrella enana ultrafría conocida como TRAPPIST-1. Según el artículo que aparece hoy 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 [1], los astrónomos han confirmado la existencia de, al menos, siete pequeños planetas orbitando la estrella enana roja fría TRAPPIST-1 [2]. 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 [3].

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 [4]. Descubrieron que, al menos los seis planetas interiores, son comparables a la Tierra en cuanto a tamaño y temperatura.

El autor principal, Michaël Gillon, del Instituto STAR en la Universidad de Lieja (Bélgica) está encantado con los resultados: "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 (solo un poco más grande que el planeta Júpiter) y, aunque está relativamente cerca de nosotros, en la constelación de Acuario (el aguador), 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 — suponiendo que no esté teniendo lugar ningún proceso de calentamiento alternativo [5].  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 [6].

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), y el telescopio espacial JWST (NASA/ESA/CSA James Webb Space Telescope) pronto podremos buscar agua e incluso pruebas de vida en estos mundos".

Notas
[1] 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).

[2] TRAPPIST–Sur (the TRAnsiting Planets and PlanetesImals Small Telescope–South, pequeño telescopio para el estudio del tránsito de planetas y planetesimales) es un telescopio robótico belga de 0,6 m operado desde la Universidad de Lieja e instalado en el Observatorio La Silla de ESO, en Chile. Pasa gran parte de su tiempo monitorizando la luz de alrededor de 60 estrellas enanas ultrafrías cercanas y enanas marrones (“estrellas" que no son lo suficientemente masivas como para iniciar la fusión nuclear sostenida en sus núcleos) en busca de evidencia de tránsitos planetarios. TRAPPIST-Sur, junto con su gemelo TRAPPIST–Norte, son los precursores del sistema SPECULOOS, que actualmente se está instalando en el Observatorio Paranal de ESO.

[3] A principios de 2016, un equipo de astrónomos, liderado también por Michaël Gillon, anunció el descubrimiento de tres planetas orbitando a TRAPPIST-1. Intensificaron sus observaciones de seguimiento del sistema, principalmente debido a un destacado tránsito triple observado con el instrumento HAWK-I del VLT. Este tránsito demostró claramente que había, al menos, un planeta desconocido más orbitando la estrella. ¡Y esa histórica curva de luz muestra, por primera vez, tres planetas templados tipo tierra, dos de ellos en la zona habitable, pasando delante de su estrella al mismo tiempo!

[4] Este es uno de los principales métodos que utilizan los astrónomos para identificar la presencia de un planeta alrededor de una estrella. Miran la luz proveniente de la estrella para ver si parte de la luz es bloqueada a medida que el planeta pasa por delante de su estrella en la línea de visión desde la Tierra (transita la estrella, como dicen los astrónomos). Mientras el planeta orbita alrededor de su estrella, esperamos ver pequeñas y regulares disminuciones en la luz proveniente de la estrella justo cuando el planeta pasa delante de ella.

[5] Estos procesos pueden incluir calentamiento de marea, que haría que la fuerza gravitacional de TRAPPIST-1 causara deformaciones repetidas en el planeta, desencadenando fuerzas de fricción internas y la generación de calor. Este proceso  es el responsable del volcanismo activo en la luna Io de Júpiter. Si TRAPPIST-1h también conserva una atmósfera rica en hidrógeno primordial, la tasa de pérdida de calor podría ser muy baja.

[6] 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 —conocido como el período de la revolución— 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.

La imagen:
Esta ilustración muestra la vista desde la superficie de uno de los planetas del sistema TRAPPIST-1. Al menos siete planetas orbitan esta estrella enana ultrafría a 40 años luz de la Tierra y todos tienen, aproximadamente, el mismo tamaño que la Tierra. Se encuentran a la distancia adecuada de su estrella para que varios de ellos alberguen agua líquida en sus superficies.

Crédito: 
ESO/N. Bartmann/spaceengine.org

Trappist-1 por el Spitzer.
Trappist-1.

El telescopio espacial Spitzer de la NASA ha revelado el primer sistema conocido de siete planetas del tamaño de la Tierra alrededor de una sola estrella. Tres de estos planetas están firmemente ubicados en la zona habitable, el área alrededor de la estrella madre donde un planeta rocoso es más probable que tenga agua líquida.

El descubrimiento establece un nuevo récord para el mayor número de planetas de zonas habitables que se encuentran alrededor de una sola estrella fuera de nuestro sistema solar. Todos estos siete planetas podrían tener agua líquida - clave de la vida como la conocemos - en las condiciones atmosféricas adecuadas, pero las probabilidades son más altas con los tres en la zona habitable.

"Este descubrimiento podría ser una pieza importante en el rompecabezas de encontrar ambientes habitables, lugares que son conducentes a la vida", dijo Thomas Zurbuchen, administrador asociado de la Agencia de Misión de la Dirección de la Ciencia en Washington. "Responder a la pregunta 'estamos solos' es una prioridad científica y encontrar tantos planetas como éstos por primera vez en la zona habitable es un notable paso adelante hacia esa meta".

A unos 40 años luz (235 billones de millas) de la Tierra, el sistema de planetas está relativamente cerca de nosotros, en la constelación de Acuario. Debido a que se encuentran fuera de nuestro sistema solar, estos planetas son científicamente conocidos como exoplanetas.

Este sistema de exoplanetas se llama TRAPPIST-1, llamado así por el TRAPPIST de Los Planetas Transitando y el Pequeño Telescopio Planetesimal en Chile. En mayo de 2016, los investigadores que utilizan TRAPPIST anunciaron que habían descubierto tres planetas en el sistema. Asistido por varios telescopios terrestres, incluido el Very Large Telescope del Observatorio Europeo Austral, Spitzer confirmó la existencia de dos de estos planetas y descubrió otros cinco, aumentando el número de planetas conocidos en el sistema a siete.

Los nuevos resultados fueron publicados el miércoles en la revista Nature, y anunciados en una rueda de prensa en la sede de la NASA en Washington.

Usando los datos de Spitzer, el equipo midió con precisión los tamaños de los siete planetas y desarrolló las primeras estimaciones de las masas de seis de ellos, permitiendo que su densidad fuera estimada.

De acuerdo con sus densidades, todos los planetas de TRAPPIST-1 son probablemente rocosos. Otras observaciones no solo ayudarán a determinar si son ricas en agua, sino que también posiblemente revelan si alguna podría tener agua líquida en sus superficies. La masa del séptimo y exoplaneta más lejano aún no se ha estimado - los científicos creen que podría ser un mundo helado, como "bola de nieve", pero se necesitan más observaciones.

"Las siete maravillas de TRAPPIST-1 son los primeros planetas del tamaño de la Tierra que se han encontrado en órbita alrededor de este tipo de estrellas", dijo Michael Gillon, autor principal del artículo y el investigador principal del estudio TRAPPIST exoplanet en la Universidad de Lieja, Bélgica. "También es el mejor objetivo todavía para estudiar las atmósferas de los mundos potencialmente habitables, del tamaño de la Tierra".

En contraste con nuestro sol, la estrella TRAPPIST-1, clasificada como una enana ultra-fría, es tan fresca que el agua líquida podría sobrevivir en planetas orbitando muy cerca de ella, más cerca de lo que es posible en planetas de nuestro sistema solar. Las siete órbitas planetarias TRAPPIST-1 están más cerca de su estrella anfitriona de lo que Mercurio es para nuestro sol. Los planetas también están muy cerca uno del otro. Si una persona estuviera de pie en una de las superficies del planeta, podrían mirar hacia arriba y ver potencialmente rasgos geológicos o nubes de mundos vecinos, que a veces parecerían más grandes que la luna en el cielo de la Tierra.

Los planetas también pueden estar cerrados de forma tidal a su estrella, lo que significa que el mismo lado del planeta está siempre frente a la estrella, por lo tanto, cada lado es perpetuo día o noche. Esto podría significar que tienen patrones climáticos totalmente diferentes a los de la Tierra, como fuertes vientos que soplan desde el lado del día hasta el lado de la noche y cambios extremos de temperatura.

Spitzer, un telescopio infrarrojo que recorre la Tierra mientras orbita el sol, era muy adecuado para estudiar TRAPPIST-1 porque la estrella brilla más brillante en luz infrarroja, cuyas longitudes de onda son más largas de lo que el ojo puede ver. En el otoño de 2016, Spitzer observó TRAPPIST-1 casi continuamente durante 500 horas. Spitzer está en una posición única en su órbita para observar suficientes cruces - tránsitos - de los planetas frente a la estrella anfitriona para revelar la compleja arquitectura del sistema. Los ingenieros optimizaron la capacidad de Spitzer para observar planetas en tránsito durante la "misión cálida" de Spitzer, que comenzó después de que el refrigerante de la nave espacial se agotara según lo planeado después de los primeros cinco años de operaciones.

"Este es el resultado más emocionante que he visto en los 14 años de operaciones de Spitzer", dijo Sean Carey, director del Centro de Ciencias Spitzer de la NASA en Caltech / IPAC en Pasadena, California. "Spitzer seguirá en el otoño para refinar aún más nuestra comprensión de estos planetas para que el Telescopio Espacial James Webb pueda dar seguimiento. Más observaciones del sistema seguramente revelarán más secretos".

Siguiendo el descubrimiento de Spitzer, el Telescopio Espacial Hubble de la NASA ha iniciado la proyección de cuatro de los planetas, incluyendo los tres dentro de la zona habitable. Estas observaciones tienen como objetivo evaluar la presencia de atmósferas hinchadas, dominadas por hidrógeno, típicas de mundos gaseosos como Neptuno, alrededor de estos planetas.

En mayo de 2016, el equipo de Hubble observó los dos planetas más internos y no encontró evidencia de tales atmósferas hinchadas. Esto reforzó el caso de que los planetas más cercanos a la estrella son de naturaleza rocosa.

"El sistema TRAPPIST-1 ofrece una de las mejores oportunidades en la próxima década para estudiar las atmósferas alrededor de los planetas del tamaño de la Tierra", dijo Nikole Lewis, co-líder del estudio Hubble y astrónomo del .  Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial en Baltimore, Maryland. El telescopio espacial Kepler de la NASA también está estudiando el sistema TRAPPIST-1, realizando mediciones de los minúsculos cambios de brillo de la estrella debido a planetas en tránsito. Operando como la misión K2, las observaciones de la nave permitirá a los astrónomos refinar las propiedades de los planetas conocidos, así como buscar planetas adicionales en el sistema. Las observaciones K2 concluyen a principios de marzo y se pondrán a disposición en el archivo público.

Spitzer, Hubble y Kepler ayudarán a los astrónomos a planear estudios de seguimiento utilizando el telescopio espacial James Webb de la NASA, que se lanzará en 2018. Con una sensibilidad mucho mayor, Webb podrá detectar las huellas químicas de agua, metano, oxígeno, ozono, Y otros componentes de la atmósfera de un planeta. Webb también analizará las temperaturas de los planetas y las presiones superficiales, factores clave para evaluar su habitabilidad.

El Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA en Pasadena, California, administra la misión del Telescopio Espacial Spitzer para la Dirección de Misión Científica de la NASA. Las operaciones científicas se llevan a cabo en el Centro de Ciencias Spitzer, en Caltech, en Pasadena, California. Las operaciones de las naves espaciales se basan en Lockheed Martin Space Systems Company, Littleton, Colorado. Los datos se archivan en el Archivo de Ciencia Infrarroja ubicado en Caltech / IPAC. Caltech gestiona JPL para la NASA.

Créditos: 
NASA/JPL-Caltech.


Imaginando y comparando Trappist-1.
Comparación de los planetas de TRAPPIST-1.
Sistema Trappist-1.
Una comparación del tamaño de los planetas del sistema de TRAPPIST-1 alineados en orden creciente de distancia a su estrella. Las superficies planetarias se retratan con una ilustración artística de las posibles características de sus superficies, incluyendo el agua, el hielo y las atmósferas.

Crédito: NASA/R. Hurt/T. Pyle






Ilustración de los planetas del sistema de TRAPPIST-1 y los planetas rocosos del Sistema Solar.
Comparativa de tamaños entre planetas.
Esta infografía muestra varias ilustraciones artísticas sobre el aspecto que podrían tener los siete
planetas que orbitan a TRAPPIST-1, incluyendo la posible presencia de océanos de agua, junto con algunas imágenes de los planetas rocosos de nuestro Sistema Solar. También se proporciona información sobre el tamaño y los períodos orbitales de los planetas para hacer una comparación; los planetas de TRAPPIST-1 son aproximadamente del tamaño de la Tierra.

Crédito: NASA.






Comparación entre el Sol y la estrella enana ultrafría TRAPPIST-1.
Nuestro Sol y la estrella Trappist-1.
Esta imagen muestra al Sol y a la estrella enana ultrafría TRAPPIST-1 a escala. La débil estrella tiene
sólo el 11% del diámetro del sol y su color es mucho más rojo de hecho se trata de una estrella definida como enana roja.

Crédito: ESO

















Comparación de los tamaños de los planetas de TRAPPIST-1 con los cuerpos del Sistema Solar.
Comparación de tamaños.
Este esquema compara los tamaños de los planetas descubiertos recientemente alrededor de la débil
estrella roja TRAPPIST-1 con las lunas galileanas de Júpiter y el interior del Sistema Solar. Todos los planetas encontrados alrededor de TRAPPIST-1 son de tamaño similar a la Tierra.

Crédito: ESO/O. Furtak

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