¿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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