Un equipo de investigadores, usando el telescopio James Webb, ha medido la temperatura del exoplaneta rocoso TRAPPIST-1b. La medición se basa en la emisión térmica del planeta, es decir, en el calor emitido en forma de luz infrarroja, que es detectada por el instrumento MIRI, del JWST.
La temperatura de TRAPPIST-1b y otras particularidades
El resultado del trabajo indica que el hemisferio diurno tiene una temperatura de unos 230ºC. Permite deducir que no tiene una atmósfera significativa. Es la primera vez que se detecta cualquier tipo de luz emitida por un exoplaneta tan pequeño y frío como los planetas rocosos de nuestro propio Sistema Solar. El resultado supone un importante paso para entender si los planetas, en torno a pequeñas estrellas activas, como TRAPPIST-1, son capaces de mantener una atmósfera que sea apta para la aparición de vida en su superficie.
También es una buena señal para la capacidad del telescopio James Webb a la hora de caracterizar exoplanetas templados, de un tamaño similar al de la Tierra, con el instrumento MIRI. Estas observaciones, según explica Thomas Greene, un astrofísico de la NASA y autor jefe del estudio en el que se detalla el hallazgo, aprovechan la capacidad de observación del telescopio James Webb. Ningún otro había tenido la capacidad de analizar luz infrarroja tenue. El trabajo es un gran paso para entender las condiciones en torno a enanas rojas ultrafrías.
A principios de 2017, un equipo de astrónomos informó del descubrimiento de siete exoplanetas rocosos, en torno a una enana roja ultrafría (una estrella de tipo M). La estrella, TRAPPIST-1, está a 40 años-luz de la Tierra. Lo más destacable es que los planetas tienen una masa y tamaño similar a la de los planetas rocosos del Sistema Solar. Aunque orbitan mucho más cerca de su estrella (en comparación a lo que vemos aquí, todos estarían dentro de la órbita de Mercurio) todos reciben, de su estrella, una cantidad de energía comparable.
Cómo es el planeta más cercano a la estrella
TRAPPIST-1b es el planeta más cercano a su estrella. Está a una centésima parte de la distancia que separa a la Tierra del Sol. Recibe alrededor de cuatro veces la energía que nuestro planeta. No está en la zona habitable de su sistema, pero las observaciones de este mundo pueden proporcionar información importante sobre el resto de mundos del sistema. También es aplicable a otras enanas rojas. Algo tremendamente útil, porque no podemos olvidar que las enanas rojas son mucho más abundantes que el resto de tipos de estrellas.
Es el doble de probable, también, que tengan planetas rocosos a su alrededor, en comparación a estrellas como el Sol. El problema es que son estrellas muy activas, y muy brillantes cuando son jóvenes. Emiten muchas llamaradas y rayos X que pueden arrasar con una atmósfera. TRAPPIST-1 es un sistema ideal para entender mejor la habitabilidad en torno a enanas rojas. Es el mejor lugar para observar atmósferas en torno a planetas rocosos. En observaciones anteriores de TRAPPIST-1b, con los telescopios Hubble y Spitzer, no se encontró señal de atmósferas infladas.
Sin embargo, no se podía descartar que hubiese una atmósfera densa. La manera de reducir las dudas, en ese sentido, es medir la temperatura del planeta. TRAPPIST-1b está en rotación síncrona. Un lado apunta constantemente a la estrella, mientras que el otro está en oscuridad constante. Si el planeta tuviese una atmósfera, para mover ese calor, el hemisferio diurno sería más frío, en comparación a si no hubiese atmósfera. El instrumento MIRI ha observado el cambio de brillo en el sistema cuando el planeta pasa por detrás de la estrella.
Midiendo pequeños cambios en el brillo para determinar la temperatura de TRAPPIST-1b
A esta técnica se la conoce como fotometría de eclipse secundario. TRAPPIST-1b no es lo suficientemente cálido para emitir su calor en luz visible, pero sí tiene un brillo infrarrojo. Al eliminar el brillo de la estrella, durante el eclipse secundario, del brillo de estrella y planeta juntos, es capaz calcular cuánta luz infrarroja procede del planeta. Que el telescopio James Webb llegue a detectar un eclipse secundario es, en sí mismo, un gran logro. La estrella es mil veces más brillante que el planeta. El cambio en el brillo es de menos de un 0,1%.
Los investigadores explican que el análisis de los datos del eclipse secundario, con cinco observaciones independientes, permiten determinar esa temperatura de 230ºC y una falta de atmósfera en TRAPPIST-1b. Es la mejor explicación para lo observado. No hay atmósfera alguna para hacer circular ese calor. Tampoco hay señal alguna de que la luz sea absorbida por dióxido de carbono (algo que se podría medir).
En estos momentos se están llevando a cabo más mediciones de TRAPPIST-1b. Los investigadores esperan poder observar el cambio de brillo del planeta a lo largo de toda su órbita. Esto permitirá ver cómo cambia la temperatura del hemisferio diurno al nocturno y confirmar si tiene atmósfera (o no). Es la primera vez que se detecta la emisión de un planeta rocoso templado. Como cuenta el propio equipo, es un primer paso, muy importante, en la historia de descubrimiento de exoplanetas. ¡Y todavía queda mucho por descubrir!
Estudio
El estudio es T. Greene, T. Bell, E. Ducrot et al.; «Thermal Emission from the Earth-sized Exoplanet TRAPPIST-1 b using JWST». Publicado en la revista Nature el 27 de marzo de 2023. Puede consultarse en este enlace.
Referencias: Agencia Espacial Europea
