TRAPPIST-1, calculando la edad de este sistema extrasolar.

TRAPPIST-1, sistema extrasolar más viejo que nuestro propio Sistema Solar.

Imagen de autor del sistema TRAPPIST-1.

Esta ilustración muestra cómo puede verse el sistema TRAPPIST-1 desde un punto de observación cercano al planeta TRAPPIST-1f (a la derecha de la imagen). El sistema se ha revelado a través de observaciones del telescopio espacial Spitzer de la NASA y del telescopio TRAPPIST (TRAnsiting Planets y PlanetesImals Small Telescope del inglés) o (Pequeño Telescopio para Planetas en Transito y Planetesimales) terrestre, así como de otros observatorios terrestres. El sistema fue nombrado para el telescopio TRAPPIST.

Los siete planetas de TRAPPIST-1 son todos de tamaño terrestre y rocosos, según una investigación publicada en 2017 en la revista Nature. TRAPPIST-1 es una estrella enana ultra-fría, clase espectral M o enana roja, en la constelación de Acuario y sus planetas orbitan muy cerca de ella.

Es probable que todos estén cerrados con llave, lo que significa que la misma cara del planeta siempre apunta a la estrella, ya que el mismo lado de nuestra luna está siempre apuntando a la Tierra. Esto crea un lado perpetuo de la noche y un lado perpetuo del día en cada planeta.

TRAPPIST-1b y 1c reciben la mayor cantidad de luz de la estrella y serían los más cálidos. TRAPPIST-1e, 1f y 1g orbitan en la zona habitable, el área donde el agua líquida es más probable que se detecte. Pero cualquiera de los planetas podría albergar agua líquida, dependiendo de sus composiciones.

El JPL-Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, Pasadena, California, administra la misión del Telescopio Espacial Spitzer para la Dirección de Misión Científica de la NASA, Washington. Las operaciones de ciencia se llevan a cabo en el Centro de Ciencias Spitzer en Caltech, también en Pasadena. Las operaciones de las naves espaciales se basan en Lockheed Martin Space Systems Company, Littleton, Colorado. Los datos se archivan en el Archivo de Ciencia Infrarroja ubicado en Caltech / IPAC. Caltech gestiona JPL para la NASA.

Crédito: 
NASA/JPL-Caltech.

Si queremos saber más acerca de si la vida podría sobrevivir en un planeta fuera de nuestro sistema solar, es importante conocer la edad de su estrella. Las estrellas jóvenes tienen lanzamientos frecuentes de radiación de alta energía llamados llamaradas que pueden barrer las superficies de sus planetas. Si los planetas se forman de nuevo, sus órbitas también pueden variar. Por otro lado, los planetas que orbitan estrellas más viejas han sobrevivido a la avalancha de bengalas juveniles, pero también han estado expuestos a los estragos de la radiación estelar durante un período de tiempo más largo.

Los científicos ahora tienen una buena estimación para la edad de uno de los sistemas planetarios más intrigantes descubiertos hasta la fecha, TRAPPIST-1, un sistema de siete mundos del tamaño de la Tierra orbitando alrededor de una estrella enana ultra-fría a unos 40 años luz de distancia de la Tierra. Los investigadores dicen en un nuevo estudio que la estrella TRAPPIST-1 es bastante antigua: entre 5,4 y 9,8 mil millones de años. Esto es hasta dos veces más viejo que nuestro propio sistema solar, que se formó hace unos 4.500 millones de años.

Comparando el tamaño de TRAPPIST-1 con nuestro Sistema Solar y el planeta Júpiter y sus lunas jovianas.

Imagen comparativa de los dos sistemas estelares.
Todos los planetas descubiertos en el sistema TRAPPIST-1 pueden entrar fácilmente dentro de la órbita de Mercurio, el planeta más interno de nuestro Sistema Solar, ¡y además nos sobraría espacio! TRAPPIST tan solo es una fracción del tamaño de nuestro Sol, tan solo el 8%, y además no es mucho más grande que Júpiter. Así que las proporciones del sistema TRAPPIST se asemeja más a Júpiter y sus lunas jovianas que a nuestro Sistema Solar.

Las siete maravillas de TRAPPIST-1 fueron reveladas a principios de este año en una conferencia de prensa de la NASA, utilizando una combinación de los resultados del Pequeño Telescopio para Planetas en Transito y Planetesimales (TRAPPIST) en Chile, el Telescopio Espacial Spitzer de la NASA y otros telescopios terrestres. Tres de los planetas de TRAPPIST-1 residen en la "zona habitable" de la estrella, la distancia orbital donde un planeta rocoso con una atmósfera podría tener agua líquida en su superficie. Es probable que los siete planetas estén cerrados con llave a su estrella, cada uno con un lado perpetuo de día y noche.

En el momento de su descubrimiento, los científicos creían que el sistema TRAPPIST-1 debía tener por lo menos 500 millones de años, ya que el sistema TRAPPIST observa estrellas de masa baja de aproximadamente el 8 por ciento del Sol, lo suficiente para que el núcleo se contraiga y se inicien las fusiones nucleares de hidrógeno en su núcleo. Este 8% de masa respecto a la masa del Sol es el tamaño mínimo para que se considere una estrella, se trata de estrellas sólo un poco más grandes que el planeta Júpiter. Sin embargo, incluso este límite de edad inferior es incierto, en teoría, la estrella podría ser casi tan antigua como el universo mismo. Ahora los astrónomo se preguntan ¿Son estables las órbitas planetarias de estos sistemas estelares? ¿Podría la vida tener tiempo suficiente para evolucionar en cualquiera de estos mundos?

"Nuestros resultados realmente ayudan a limitar la evolución del sistema TRAPPIST-1, porque el sistema debe haber persistido durante miles de millones de años, lo que significa que los planetas tuvieron que evolucionar juntos, de lo contrario el sistema se habría desmoronado hace ya mucho tiempo", dijo Adam Burgasser , Un astrónomo de la Universidad de California, San Diego, y el primer autor del libro. Burgasser se asoció con Eric Mamajek, investigador adjunto del programa de Exploración Exoplanetaria de la NASA, basado en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, Pasadena, California, para calcular la edad de TRAPPIST-1. Sus resultados se publicarán en The Astrophysical Journal.

Vídeo: animación del Spitzer en el espacio.

Crédito: 
NASA/JPL_Caltech.

Desconocemos por completo lo qué significa esta edad para la habitabilidad de los planetas. Por un lado, las estrellas más antiguas son menos numerosa que las estrellas más jóvenes, y Burgasser y Mamajek confirmaron que TRAPPIST-1 es relativamente silencioso comparado con otras estrellas enanas ultra-frías. Por otro lado, ya que los planetas están tan cerca de la estrella, se han empapado de miles de millones de años de radiación de alta energía que podría haber hervido las atmósferas y grandes cantidades de agua. De hecho, el equivalente a un océano de la Tierra puede haberse evaporado de cada planeta de TRAPPIST-1 excepto los dos más distantes de la estrella anfitriona: los planetas TRAPPIST 1g y 1h. En nuestro propio sistema solar, Marte es un ejemplo de un planeta que probablemente tenía agua líquida en su superficie en el pasado, pero perdió la mayor parte de su agua y atmósfera a la radiación de alta energía del Sol durante miles de millones de años.

Sin embargo, la vejez no significa necesariamente que la atmósfera de un planeta haya sido erosionada. Dado que los planetas de TRAPPIST-1 tienen densidades más bajas que la Tierra, es posible que grandes depósitos de moléculas volátiles como el agua pudieran producir ambientes gruesos que protegerían las superficies planetarias de la radiación dañina. Una atmósfera gruesa también podría ayudar a redistribuir el calor a los lados oscuros de estos planetas cerrados con llave, aumentando los bienes raíces habitables. Pero esto también podría ser contraproducente en un proceso de "invernadero fugitivo", en el que la atmósfera se vuelve tan gruesa que la superficie del planeta se sobrecalienta como ocurre en Venus.

"Si hay vida en estos planetas, especularía que tiene que ser una vida dura, porque tiene que ser capaz de sobrevivir a algunos escenarios potencialmente difíciles durante miles de millones de años", dijo Burgasser.

Este otro esquema compara el tamaño de los planetas descubiertos alrededor de la enana roja TRAPPIST-1 con las lunas galileanas de Júpiter, el mismo Júpiter  y los planetas internos y rocosos del Sistema Solar. Todos los planetas encontrados alrededor de TRAPPIST-1 son de tamaño similar a la Tierra, en la parte inferior derecha se observa nuestro Sol.
Crédito: ESO/ O. Furtak.

Afortunadamente, las estrellas de baja masa como TRAPPIST-1 tienen temperaturas y brillo que permanecen relativamente constantes durante miles de millones de años, puntuados por eventos ocasionales de quema magnética. Se prevé que las vidas de estrellas diminutas como TRAPPIST-1 serán mucho, mucho más largas que la edad de 13.700 millones de años del universo (el Sol, en comparación, tiene una vida útil esperada de unos 10.000 millones de años, tranquilos todos, nuestro Sol va por la mitad del recorrido 4.500-5.000 millones de años).

"Las estrellas mucho más masivas que el Sol consumen su combustible rápidamente, brillando durante millones de años y estallando como supernovas", dijo Mamajek. "Pero TRAPPIST-1 es como una vela encendida que brillará unas 900 veces más que la actual edad del universo".

Algunas de las pistas utilizadas por Burgasser y Mamajek para medir la edad de TRAPPIST-1 incluyeron la velocidad con que la estrella se mueve en su órbita alrededor de la Vía Láctea (las estrellas más rápidas tienden a ser más viejas), la composición química de su atmósfera y el número de bengalas TRAPPIST- 1 durante los períodos de observación. Todas estas variables apuntaban a una estrella que es sustancialmente más antigua que nuestro Sol. Las futuras observaciones con el Telescopio Espacial Hubble de la NASA y el próximo Telescopio Espacial James Webb podrían revelar si estos planetas tienen atmósferas y si tales atmósferas son como las de la Tierra.

"Estos nuevos resultados proporcionan un contexto útil para futuras observaciones de los planetas TRAPPIST-1, lo que podría darnos una gran visión de cómo las atmósferas planetarias se forman y evolucionan, y persisten o no", dijo Tiffany Kataria, exoplanet científico en JPL, que no participó en el estudio. Las futuras observaciones con Spitzer podrían ayudar a los científicos a agudizar sus estimaciones de las densidades de los planetas de TRAPPIST-1, lo que informaría su comprensión de sus composiciones.

Crédito:
NASA/JPL-Caltech.

Publicado en Spitzer el 11 de agosto del 2.017.