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miércoles, 26 de octubre de 2022

¿El sistema estelar TRAPPIST-1 revelará con qué frecuencia se encuentra vida en otros lugares?

 

¿El sistema estelar TRAPPIST-1 revelará con qué frecuencia se encuentra vida en otros lugares?

  

Estamos en la cúspide de una nueva época en la búsqueda de vida más allá de la Tierra. Las estrellas similares al Sol representan solo el 15 por ciento de todas las estrellas de la Vía Láctea. Y casi la mitad de ellos tienen compañeros estelares binarios que suprimió la formación de planetas. Por lo tanto, la búsqueda de análogos de la Tierra alrededor de estrellas individuales de tipo solar cubre una fracción casi insignificante de todos los resultados en la naturaleza.

 

Buscando sistemas planetarios diferentes a nuestro sistema solar

“¿Con qué frecuencia se encuentra vida en otros lugares?” preguntaron los equipos de investigación de la Universidad de Cambridge y la Universidad de Lieja en Bélgica. Este simple cambio de palabras significa que también deberíamos estar investigando sistemas planetarios a diferencia del sistema solar. Sería decepcionante y sorprendente que la Tierra fuera la única plantilla de habitabilidad en el Universo.

 

Que los planetas sean tan similares a la Tierra es un buen augurio para la búsqueda de vida en otros lugares.

“No importa lo que encontremos al estudiar planetas que orbitan enanos ultrafríos, no podemos perder. Solo podemos aprender”, dijeron los investigadores. “Si logramos identificar la presencia de vida en un planeta similar a los del sistema TRAPPIST-1, entonces podemos comenzar a medir con qué frecuencia emerge la biología en el universo. ¡Podríamos tener las primeras pistas de biología extraterrestre en una década!”.

En marzo de 2017, el equipo  informó  que una estrella cercana, llamada TRAPPIST-1, está orbitada por siete planetas similares en tamaño y masa a la Tierra. La estrella TRAPPIST-1 es una enana M roja muy fría que apenas puede fusionar hidrógeno en su núcleo; tiene el 9% de la masa, el 12% del radio y solo el 0,06% de la luminosidad de nuestro Sol amarillo. Los siete planetas orbitan TRAPPIST-1 con períodos muy cortos, que van desde 1,5 a 18,8 días. No obstante, debido a que TRAPPIST-1 es tan frío y tenue, los siete planetas que orbitan TRAPPIST-1 son templados, lo que significa que bajo las condiciones atmosféricas y geológicas adecuadas, podrían albergar agua líquida. Tres de los planetas muestran un potencial particular para la habitabilidad, ya que reciben tanta energía de su estrella como la que recibe la Tierra del Sol.

 

“Que los planetas sean tan similares a la Tierra es un buen augurio para la búsqueda de vida en otros lugares”, dice el astrónomo Amaury Triaud de la Universidad de Birmingham.

 

Apuntando a sistemas enanos ultra geniales

Una vez que restablecemos el objetivo de medir la frecuencia total de la biología, las enanas ultrafrías se convierten en un objetivo obvio. La mitad de las estrellas de la Vía Láctea tienen masas inferiores a la cuarta parte de la del Sol. Los resultados preliminares sugieren que los mundos rocosos comúnmente orbitan estrellas de baja masa, incluidos sistemas enanos ultrafríos, posiblemente más que en órbita alrededor de estrellas similares al Sol. Las enanas ultrafrías también abren una ruta mucho más fácil para detectar y estudiar planetas templados similares a la Tierra.

 

Las ventajas científicas de las enanas ultrafrías provienen de sus propiedades estelares, de cómo identificamos los exoplanetas y de cómo esperamos investigar sus atmósferas. Los planetas TRAPPIST-1 se encontraron cuando pasaban frente a su estrella, eventos conocidos como tránsitos. Cuando el planeta transita, proyecta una sombra cuya profundidad nos dice qué parte de la superficie estelar está siendo ocultada por el planeta; cuanto más grande es el planeta, más profunda es la sombra. Debido a que las enanas ultrafrías son tan pequeñas, el tránsito de un planeta del tamaño de la Tierra frente a TRAPPIST-1 es aproximadamente 80 veces más prominente que un tránsito equivalente frente a una estrella similar al Sol mucho más grande.

 

Durante un tránsito, cualquier gas en la atmósfera del planeta cambia la apariencia de la luz de las estrellas que se transmite. Alrededor de las enanas ultrafrías, la firma atmosférica aumenta aproximadamente en un factor de 80. La composición atmosférica de los planetas TRAPPIST-1 será detectable utilizando las instalaciones actuales y futuras, como el Telescopio Espacial James Webb, a diferencia de las décadas de desarrollo tecnológico. necesarios para estudiar la atmósfera de un análogo de la Tierra.

 

Extracción de una señal atmosférica confiable 

Extraer una señal atmosférica confiable requiere observar docenas de tránsitos. Aquí, también, los sistemas como TRAPPIST-1 tienen enormes ventajas. Alrededor de diminutas enanas ultrafrías, los tránsitos de planetas templados ocurren una vez cada pocos días o cada dos semanas, en lugar de una vez al año para un planeta exactamente como la Tierra.

 

Signos de gases producidos biológicamente

Los astrónomos, escribieron los autores, ya han comenzado a investigar las composiciones de planetas gigantes alrededor de otras estrellas, detectando moléculas como agua, monóxido de carbono, metano y cianuro de hidrógeno. Con el descubrimiento del sistema TRAPPIST-1, podemos extender esas exploraciones a planetas del tamaño de la Tierra. Sus primeros esfuerzos serán caracterizar el contenido de gases de efecto invernadero de la atmósfera y evaluar si las condiciones de la superficie son propicias para el agua líquida. Luego buscaremos signos de gases producidos biológicamente, análogos a las formas en que los organismos vivos han transformado la composición de la atmósfera terrestre.

 

Las estrellas enanas ultrafrías son tan comunes que podría haber muchos otros sistemas similares cerca de nosotros en la galaxia.

 

Reclamar un descubrimiento de vida será difícil. No podemos confiar en la detección de un solo gas, sino que necesitaremos detectar varios y medir sus abundancias relativas. Además, tendremos que tener mucho cuidado con los falsos positivos. Por ejemplo, las erupciones estelares repetidas podrían acumular oxígeno en una atmósfera sin la presencia de vida.

 

Eliminar falsos positivos 

La riqueza del sistema TRAPPIST-1 es un activo importante, porque podemos comparar sus planetas entre sí. Los siete planetas se originaron a partir de la misma química nebular; comparten una historia similar de recepción de bengalas e impactos de meteoritos. Eliminar los falsos positivos será mucho más fácil aquí que en los sistemas planetarios que contienen solo uno o dos mundos templados, potencialmente similares a la Tierra.

 

Más importante aún, TRAPPIST-1 no es un descubrimiento único. Las estrellas enanas ultrafrías son tan comunes que podría haber muchos otros sistemas similares cerca de nosotros en la galaxia. La instalación TRAPPIST (Transiting Planets and Planetesimals Small Telescopes) que utilizaron para encontrar los planetas TRAPPIST-1 fue solo el prototipo de un estudio de planetas más ambicioso llamado  SPECULOOS  (Búsqueda de planetas habitables que eclipsan estrellas ultrafrías).

 

Esperamos encontrar muchos más planetas rocosos del tamaño de la Tierra alrededor de estrellas enanas, señaló el equipo. Con esta muestra en la mano, explorarán los muchos climas de esos mundos. El sistema solar contiene dos: Venus y la Tierra. ¿Cuántos tipos diferentes de entornos descubriremos?

 

Usando SPECULOOS, el equipo comenzará a abordar las muchas objeciones que los científicos han planteado sobre la habitabilidad de los planetas alrededor de las enanas ultrafrías. Un argumento es que tales planetas estarán bloqueados por mareas, lo que significa que tienen lados diurnos y nocturnos permanentes. Los planetas que orbitan en estrecha proximidad alrededor de estrellas pequeñas podrían excitar las órbitas de los demás, lo que provocaría grandes inestabilidades. Las estrellas enanas ultrafrías con frecuencia estallan y emiten rayos ultravioleta y rayos X que podrían vaporizar los océanos de un planeta hacia el espacio.

 

TRAPPIST-1 sin duda seguirá siendo EL objetivo final de JWST para el estudio de planetas del tamaño de la Tierra potencialmente habitables, y con diferencia.

La última palabra: "TRAPPIST-1 es el objetivo definitivo del telescopio espacial James Webb"

 

En un correo electrónico al  coautor de The Daly Galaxy,  el astrónomo  Michael Gillon  de la  Universidad de Lieja escribió: “TRAPPIST-1 sigue siendo el único sistema planetario conocido alrededor de una estrella enana ultrafría (UCDS). TESS ha encontrado algunos sistemas de planetas rocosos alrededor de enanas M de muy baja masa, pero todavía demasiado grandes y calientes para entrar en la categoría UCDS. Esto era de esperar: los telescopios de TESS son demasiado pequeños para explorar de manera eficiente los UCDS cercanos en busca de planetas rocosos. Dicha exploración es el objetivo de nuestra búsqueda de tránsito terrestre SPECULOOS, que ha estado operativa desde 2019. Acaba de producir su primer descubrimiento, un sistema que contiene al menos 2 planetas un poco más grandes que la Tierra alrededor de un UCD un poco más masivo y más grande que TRAPPIST. -1 (Delrez et al, en preparación). Uno de estos planetas se encuentra en la zona habitable de la estrella. Pero TRAPPIST-1 es mucho más interesante desde el punto de vista de una caracterización detallada. De hecho, por las razones descritas en este artículo,

 

“¡Por ​​supuesto, estamos encantados con el exitoso lanzamiento de JWST!”, continuó Gillon en su correo electrónico. “El despliegue del telescopio también ha comenzado con éxito, mientras aún está en camino a su órbita final. Debería estar en pleno funcionamiento en abril o mayo. Se han dedicado alrededor de 200 horas del tiempo del telescopio a la observación de TRAPPIST-1 para el primer ciclo JWST (hasta mediados de 2023). Deberíamos tener los primeros datos para analizar en la segunda mitad de 2022. Esperamos analizarlos y usarlos para buscar rastros de atmósferas alrededor de los siete planetas.

 

“Todavía consideramos posible descubrir rastros químicos de actividad biológica en algunos planetas TRAPPIST-1 con JWST”, concluye Gillon. "Pero un paso a la vez. Primero tenemos que determinar si estos planetas han logrado mantener una atmósfera significativa o no. Deberíamos aprenderlo dentro de los primeros dos años de JWST, antes de 2024. Si se detectan tales atmósferas, haremos todo lo posible para intensificar la observación de TRAPPIST-1 con JWST, para determinar las composiciones químicas de estas atmósferas y posiblemente para detectar un fuerte desequilibrio químico de origen biológico. ¡Ya veremos! En cualquier caso, ¡los próximos años van a ser extremadamente emocionantes!”.

 

“Los planetas rocosos que transitan por enanas ultrafrías son nuestra ruta más rápida hacia la exploración y comprensión de los climas extraterrestres, e inician la búsqueda de evidencia de actividad biológica más allá del sistema solar”, dijo Amaury Triaud a  The Daily Galaxy . “También podrían representar la mayor población de planetas rocosos del Universo. El sistema TRAPPIST-1 fue el primero y hasta ahora sigue siendo el único sistema enano ultrafrío disponible para la investigación del telescopio Webb. Sin embargo, se sospecha de muchos otros y nuestros seis telescopios SPECULOOS están trabajando arduamente para descubrir nuevos sistemas enanos ultrafríos en tránsito para convertir el Webb”.

 

**Por Maxwell Moe

 

 

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