Trappist-1, un sistema extrasolar con siete planetas.

La enana ultrafría y los siete planetas.
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 ultra-fría a 40 años luz de la Tierra y todos tienen, aproximadamente, el mismo tamaño que la Tierra. Tres de ellos se encuentran a la distancia adecuada de su estrella para que alberguen agua líquida en sus superficies. 
Crédito: ESO/N. Bartmann/spaceengine.org


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 ultra fría 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.

TRAPPIST-Sur de ESO.
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.

Comparación del sistema TRAPPIST-1 y sus planetas con los planetas del Sistema Solar incluyendo el Sol.

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.

El Spitzer de la NASA.

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].

Comparación de tamaños entre nuestro Sol y TRAPPIST-1.

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!

Este esquema compara las órbitas de los planetas del recien descubierto sistema TRAPPIST-1 con los planetas internos del Sistema Solar y las lunas galileanas de Júpiter. Todos los planetas encontrados en TRAPPIST-1 orbitan mucho más cerca de su estrella que Mercurio del Sol pero están expuestos a una radiación similar que Venus, Tierra o Marte. Crédito:ESO/O. Furtak.

[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.

Información adicional.
Este trabajo de investigación se ha presentado en el artículo científico titulado “Seven temperate terrestrial planets around the nearby ultracool dwarf star TRAPPIST-1”, por M. Gillon et al., y aparece en la revista Nature, artículo aquí.

Equipo de investigación.
El equipo está formado por M. Gillon (Universidad de Lieja, Lieja, Bélgica); A. H. M. J. Triaud (Instituto de Astronomía, Cambridge, Reino Unido); B.-O. Demory (Universidad de Berna, Berna, Suiza; Laboratorio Cavendish, Cambridge, Reino Unido); E. Jehin (Universidad de Lieja, Lieja, Bélgica), E. Agol (Universidad de Washington, Seattle, EE.UU.; Laboratorio Planetario Virtual del Instituto de Astrobiología de la NASA, Seattle, EE.UU.); K. M. Deck (Instituto Tecnológico de California, Pasadena, CA, EE.UU.); S. M. Lederer (Centro Espacial Johnson de la NASAr, Houston, EE.UU.); J. de Wit (MIT, Instituto Tecnológico de Massachusetts, Cambridge, MA, EE.UU.); A. Burdanov (Universidad de Lieja, Lieja, Bélgica); J. G. Ingalls (Instituto Tecnológico de California, Pasadena, CA, EE.UU.); E. Bolmont (Universidad de Namur, Namur, Bélgica; Laboratorio AIM Paris-Saclay, CEA/DRF - CNRS - Univ. París Diderot - IRFU/SAp, Centro de Saclay, Francia); J. Leconte (Univ. Burdeos, Pessac, Francia); S. N. Raymond (Univ. Burdeos, Pessac, Francia); F. Selsis (Univ. Burdeos, Pessac, Francia); M. Turbet (Universidades de la Sorbona, París, Francia); K. Barkaoui (Observatorio Oukaimeden, Marrakech, Marruecos); A. Burgasser (Universidad de California, San Diego, California, EE.UU.); M. R. Burleigh (Universidad de Leicester, Leicester, Reino Unido); S. J. Carey (Instituto Tecnológico de California, Pasadena, CA, EE.UU.); A. Chaushev (Universidad de Leicester, Reino Unido); C. M. Copperwheat (Universidad John Moores de Liverpool, Liverpool, Reino Unido); L. Delrez (Universidad de Lieja, Lieja, Bélgica; Laboratorio Cavendish, Cambridge, Reino Unido); C. S. Fernandes (Universidad de Lieja, Lieja, Bélgica); D. L. Holdsworth (Universidad de Central Lancashire, Preston, Reino Unido); E. J. Kotze (Observario Astronómico Sudafricano, Ciudad del Cabo, Sudáfrica); V. Van Grootel (Universidad de Lieja, Lieja, Bélgica); Y. Almleaky (Universidad Rey Abdulaziz, Jeddah, Arabia Saudí; Centro Rey Abdullah de Observaciones del Creciente y Astronomía, Makkah Clock, Arabia Saudí); Z. Benkhaldoun (Observatorio Oukaimeden, Marrakech, Marruecos); P. Magain (Universidad de Lieja, Lieja, Bélgica), y D. Queloz (Laboratorio Cavendish, Cambridge, Reino Unido; Departamento de Astronomía, Universidad de Ginebra, Suiza).

Comparación de tamaño de los planetas del
sistema estelar TRAPPIST-1.

ESO es la principal organización astronómica intergubernamental de Europa y el observatorio astronómico más productivo del mundo. Cuenta con el respaldo de dieciséis países: Alemania, Austria, Bélgica, Brasil, Dinamarca, España, Finlandia, Francia, Italia, Países Bajos, Polonia, Portugal, el Reino Unido, República Checa, Suecia y Suiza, junto con el país anfitrión, Chile. ESO desarrolla un ambicioso programa centrado en el diseño, construcción y operación de poderosas instalaciones de observación terrestres que permiten a los astrónomos hacer importantes descubrimientos científicos. ESO también desarrolla un importante papel al promover y organizar la cooperación en investigación astronómica. ESO opera en Chile tres instalaciones de observación únicas en el mundo: La Silla, Paranal y Chajnantor. En Paranal, ESO opera el Very Large Telescope, el observatorio óptico más avanzado del mundo, y dos telescopios de rastreo. VISTA (siglas en inglés de Telescopio de Rastreo Óptico e Infrarrojo para Astronomía) trabaja en el infrarrojo y es el telescopio de rastreo más grande del mundo, y el VST (VLT Survey Telescope, Telescopio de Rastreo del VLT) es el telescopio más grande diseñado exclusivamente para rastrear el cielo en luz visible. ESO es el socio europeo de un revolucionario telescopio, ALMA, actualmente el mayor proyecto astronómico en funcionamiento del mundo. Además, cerca de Paranal, en Cerro Armazones, ESO está construyendo el E-ELT (European Extremely Large Telescope), el telescopio óptico y de infrarrojo cercano de 39 metros que llegará a ser “el ojo más grande del mundo para mirar el cielo”.


Publicado en ESO el 22 de febrero del 2.017.

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