El agua en TRAPPIST-1 podría ser muy abundante

El agua en TRAPPIST-1, en sus planetas, podría ser mucho más abundante que en la Tierra. Es la interesante conclusión de un estudio publicado recientemente. Además, nos ofrece más datos sobre este sistema, que no ha dejado de estar de actualidad desde principios de 2017…

Empujando la tecnología hasta su límite

El agua en TRAPPIST-1 podría ser abundante.

Este concepto artístico muestra el sistema de TRAPPIST-1 visto desde la superficie de uno de sus planetas.
Crédito: NASA/ESA/HST

El telescopio Hubble todavía sigue siendo un gran recurso. Empujándolo hasta el límite de su capacidad de resolución, ha sido posible hacer algunas observaciones sobre tres de los planetas de TRAPPIST-1. Concretamente, TRAPPIST-1d, e y f. Gracias a los datos obtenidos, se descarta que puedan tener grandes atmósferas. Queda la incógnita con TRAPPIST-1g, para el que es necesario hacer más observaciones.

Pero es un hallazgo interesante. El hidrógeno es un gas de efecto invernadero. En planetas que estén muy cerca de su estrella, puede provocar que se calienten muy por encima de los límites habitables. No hay que olvidar que TRAPPIST-1 es una enana roja. Sus siete planetas están mucho más cerca que Mercurio del Sol. En las profundidades de un sistema planetario, podríamos encontrar algo como Neptuno. Un mundo gaseoso, incapaz de tener agua en su superficie.

Es decir, el telescopio Hubble no nos está diciendo qué atmósferas podrían tener estos planetas. Pero sí descarta que puedan ser como Neptuno. Era una de las grandes incógnitas que había en el aire. Aunque, para ser justos, solo se puede decir de tres de los planetas y tampoco nos dice mucho más. Queda abierta la cuestión de si podrían tener atmósferas más compactas, quizá más similares a las de la Tierra. Algo que sólo se podrá saber con nuevos instrumentos.

Un trabajo para los próximos telescopios

Este concepto artístico muestra la posible superficie de TRAPPIST-1f.
Crédito: NASA/JPL-Caltech

Seguramente, el telescopio espacial James Webb sea el mejor candidato. Podrá estudiar estos planetas y, quizá, decirnos su composición. Puede que encontremos gases pesados, como el metano, dióxido de carbono, agua y oxígeno. Pero, hasta entonces, hay otras maneras de determinar la composición, y es lo que nos ha llevado al estudio que nos ocupa. En él, se intenta determinar la masa de los mundos de TRAPPIST-1.

De esta manera, se puede hacer una mejor estimación de su densidad. Es uno de los pasos necesarios para comprender cómo es cada planeta. El sistema de TRAPPIST-1 ha sido un gran foco de atención en los últimos meses, y no debería sorprendernos. El método de tránsito nos permite conocer el radio del planeta, que pasa entre la estrella que estemos observando y nosotros, pero hace falta conocer también la masa para determinar la densidad.

El problema es el siguiente. El tamaño de los planetas de TRAPPIST-1 es bien conocido, con menos de un 5% de margen de error. Su densidad, sin embargo, tiene un margen de error muy grande, desde el 28 al 95%, porque la masa no está bien determinada. Algo que dificulta a los investigadores saber cuál podría ser el interior de esos mundos, así como determinar la estabilidad del sistema planetario.

Encontrando agua en TRAPPIST-1 gracias al ingenio

Formación de TRAPPIST-1

Recreación artística de TRAPPIST-1 y sus planetas.
Crédito: NASA/R. Hurt/T. Pyle

Hasta ahora, la mayor parte de masas de exoplanetas ha sido determinada con la técnica de velocidad radial. Consiste, a muy grandes rasgos, en medir cómo, la gravedad de un planeta, frena y acelera a la estrella en torno a la que se orbita. Sin embargo, TRAPPIST-1 es una estrella muy tenue. Así que determinar la posible masa de planetas terrestres está, directamente, lejos del alcance de las herramientas que se usan en la actualidad.

Sin embargo, como dicen los investigadores, aquí tenemos siete planetas agolpados. Todos están dentro de la órbita de Mercurio alrededor del Sol. Además, forman una cadena resonante. En ella, los planetas más masivos pueden perturbar las órbitas de los menos masivos, provocando variaciones en el tiempo de tránsito. Es decir, provocando pequeñas diferencias en el tiempo que tardan en volver a pasar por delante de su estrella, visto desde nuestra perspectiva.

Así que, con esas variaciones, es posible derivar qué masas podrían tener. Con los instrumentos SPECULOOS y TRAPPIST, los investigadores obtuvieron 284 variaciones desde el 17 de septiembre de 2015 al 27 de marzo de 2017. Unos datos que fueron complementados con información anterior, recogida también por TRAPPIST, así como por los telescopios Spitzer y Kepler, este último, responsable del descubrimiento de muchos de los exoplanetas que conocemos en la actualidad.

Un estudio complejo

El sistema de TRAPPIST-1 visto desde el planeta TRAPPIST-1f (en la derecha).
Crédito: NASA/JPL-Caltech

Los modelos utilizados por los investigadores son muy complejos. Ellos mismos mencionan que han tenido que examinar 35 parámetros diferentes. Algo que solo han podido acometer con nuevos algoritmos por ordenador. Simularon las órbitas hasta que los cálculos encajaron con lo que se ve en TRAPPIST-1. Es decir, con la ayuda de ordenadores, replicaron el sistema de TRAPPIST-1 y sus tránsitos, algo que les ha permitido acotar mejor qué masa podrían tener.

El trabajo les ha llevado todo un año. En cualquier caso, los planetas de TRAPPIST-1 están tan cerca entre ellos que su gravedad interfiere constantemente con el resto. Así que el momento en el que pasan por delante de la estrella cambia ligeramente. Esos cambios dependen de varios factores: la masa del planeta, su distancia y su órbita. Así que el razonamiento no es, ni mucho menos descabellado. Simular el sistema con un ordenador hasta que el modelo muestra lo mismo que ya hemos observado.

De ese estudio se deriva lo mismo que ya nos ha mostrado el telescopio Hubble. Los planetas TRAPPIST-1 son principalmente rocosos, y no gaseosos. Además contienen cantidades significativas de elementos volátiles. Por eso el agua en TRAPPIST-1 podría ser más abundante. Porque el agua, ya sea como gas, líquido o sólido, es la fuente de elementos volátiles más abundante para el tipo de disco protoplanetario del que debió nacer este sistema.

Podría haber agua en TRAPPIST-1… según su propia historia

Datos actualizados de TRAPPIST-1 comparado con los planetas interiores del Sistema Solar.
Crédito: NASA/JPL-Caltech

Dicho de otra manera. Por cómo es el sistema, es posible deducir cómo debía ser el disco de material del que se formaron los planetas. Teniendo todo en cuenta, el agua es el elemento que mejor encaja. Lo más interesante es que, en algunos casos, estamos hablando de que el agua en TRAPPIST-1, en algunos casos, podría ser hasta 250 veces más abundante que en la Tierra. En nuestro planeta, es solo un 0,02% de su masa. En algunos de estos planetas, sin embargo, puede ser hasta el 5%.

Según este estudio, los planetas TRAPPIST-1b y c, los dos más cercanos a la estrella, tendrían núcleos rocosos y atmósferas densas. TRAPPIST-1, el más ligero de todos (solo el 30% de la masa de la Tierra) podría tener una atmósfera grande, o un océano, o una capa de hielo. Las tres posibilidades permitirían explicar la cantidad de elementos volátiles que encajarían con un mundo que tuviese esa densidad.

TRAPPIST1-e es algo más denso que la Tierra. Algo que sugiere que podría tener un núcleo denso de hierro. También podría ser señal de que no tiene una atmósfera densa, océano o capa de hielo. En cuanto a la cantidad de energía recibida, tamaño y densidad, todo apunta a que es el planeta más parecido a la Tierra. Aunque queda por resolver por qué parece ser un planeta mucho más rocoso que el resto de sus compañeros.

Todavía quedan muchas incógnitas

Esta imagen muestra los datos de densidad e iluminación recibida por los planetas de TRAPPIST-1. En siluetas, se compara con el Sistema Solar.
Crédito: NASA/JPL-Caltech

Los mundos exteriores, TRAPPIST-1f, g y h, están lo suficientemente alejados para que puedan tener superficies congeladas. Según el equipo de Grimm, es poco probable que tengan algo más que atmósferas finas. Así que la posibilidad de agua en TRAPPIST-1 es interesante. No todos los planetas tendrían. Pero basta observar el Sistema Solar, para ver que tampoco es lo que deberíamos esperar. En todos los sentidos, es una buena noticia.

Los investigadores también destacan el pasado del sistema. Es una de las cosas más interesantes de TRAPPIST-1. Esa estructura resonante, que afecta a los siete planetas, indica que todo el sistema migró a la vez. Debió ser de una manera bastante ordenada. La mayor parte de sistemas resonantes tienden a ser inestables, especialmente cuando se trata de uno con distancias tan cortas entre planetas, TRAPPIST-1 es estable. Algo que indica que debió ser una migración muy lenta.

En cualquier caso, la noticia es muy positiva. El agua en TRAPPIST-1 le da más posibilidades de que pueda tener algún mundo habitable. Pero queda despejar otras incógnitas. Como saber si realmente tienen atmósferas y, si es así, de qué consisten. Es algo que, si todo sale según lo previsto, se podrá determinar con herramientas como el telescopio espacial James Webb. En cualquier caso, veremos qué sucede en el futuro. Está claro que este intrigante sistema va a seguir siendo un foco de atención.

El estudio es Grimm et al.; “The nature of the TRAPPIST-1 exoplanets”. Publicado en la revista Astronomy & Astrophysics. Puede ser consultado en arXiv.

Referencias: Centauri Dreams

Alex Riveiro

Amante de la astronomía. Hablo de todo lo relacionado con el universo y sus conceptos de una manera amena y sencilla. Desde los púlsares hasta la historia de la astronomía en Al-Andalus.

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1 respuesta

  1. Arnoldo De la Hoz dice:

    Consultaría los estudios de Arxiv si fuese una persona experta en astronomía porque hablo inglés y podría entender lo que dicen, pero me conformo con aprender astronomía de esta manera que es sencilla. De hecho, si alguna vez lees estos comentarios que dejo en cada entrada que leo, te darás cuenta que disfruto tus publicaciones. Un saludo desde Colombia, Alex!

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