Hubble ofrece una primera visión de las atmósferas de planetas potencialmente habitables que orbitan alrededor de TRAPPIST-1.

Buscando atmósferas en los planetas habitables de TRAPPIST-1.

Esta es una impresión artística del sistema TRAPPIST-1, que muestra los siete planetas en varias fases. Cuando un planeta cruza el disco de la estrella anfitriona enana roja, como se muestra que dos de los planetas aquí hacen, crea una caída en la luz de la estrella que se puede detectar desde la Tierra. También durante tales tránsitos, los astrónomos pueden estudiar las atmósferas potenciales de estos planetas. Crédito: NASA

Un equipo internacional de astrónomos ha utilizado el Telescopio Espacial Hubble de la NASA / ESA para buscar atmósferas alrededor de cuatro planetas del tamaño de la Tierra que orbitan dentro o cerca de la zona habitable de TRAPPIST-1. Los nuevos resultados apoyan aún más la naturaleza terrestre y potencialmente habitable de tres de los planetas estudiados. Los resultados se publican en Nature Astronomy.

Siete planetas del tamaño de la Tierra orbitan alrededor de la estrella enana Ultra Fría TRAPPIST-1, a 40 años luz de distancia de la Tierra [1]. Esto hace de TRAPPIST-1 el sistema planetario con la mayor cantidad de planetas del tamaño de la Tierra descubiertos hasta ahora. Estos planetas también son relativamente templados, lo que los convierte en un lugar tentador para buscar signos de vida más allá de nuestro Sistema Solar. Ahora, un equipo internacional de astrónomos presentó un estudio en el que utilizaron el Telescopio Espacial Hubble de la NASA / ESA para detectar cuatro planetas en el sistema (TRAPPIST-1, d, e, f y g) para estudiar sus atmósferas [2].

Ilustración de los siete planetas del sistema Trappist-1.
Crédito: NASA / R. Hurt / T. Pyle

Tres de los planetas orbitan dentro de la zona habitable del sistema, la región a una distancia de la estrella donde el agua es líquida, la clave de la vida tal y como la conocemos, este agua podría existir en la superficie de uno de los planetas. El cuarto planeta orbita en una región límite en el borde interior de la zona habitable. Los datos obtenidos descartan una atmósfera rica en hidrógeno libre de nubes para tres de los planetas, pero para el cuarto planeta, TRAPPIST-1g, dicha atmósfera no puede ser excluida [3].

El autor principal Julien de Wit, del Instituto de Tecnología de Massachusetts, Estados Unidos, describe las implicaciones positivas de estas mediciones: "La presencia de atmósferas hinchadas, dominadas por hidrógeno, habría indicado que estos planetas son probablemente mundos gaseosos como Neptuno. La falta de hidrógeno en sus atmósferas respalda aún más las teorías sobre que los planetas son de naturaleza terrestre. Este descubrimiento es un paso importante para determinar si los planetas podrían albergar agua líquida en sus superficies, lo que les permitiría soportar organismos vivos ".

Esta infografía muestra algunas ilustraciones de artistas de cómo podrían aparecer
los siete planetas que orbitan alrededor de TRAPPIST-1, incluida la posible
presencia de océanos de agua, junto con algunas imágenes de los planetas
rocosos de nuestro Sistema Solar. La información sobre el tamaño y los períodos
orbitales de todos los planetas también se proporciona para la comparación;
los planetas TRAPPIST-1 son todos aproximadamente del tamaño de la Tierra.
Crédito: NASA

Las observaciones se realizaron mientras los planetas estaban en tránsito frente a TRAPPIST-1. En esta configuración, una pequeña sección de la luz de la estrella pasa a través de la atmósfera del exoplaneta e interactúa con los átomos y las moléculas que contiene. Esto deja una huella digital débil de la atmósfera en el espectro de la estrella.

Si bien los resultados descartan un tipo de atmósfera, muchos escenarios alternativos atmosféricos siguen siendo consistentes con los datos recopilados por de Wit y su equipo. Los exoplanetas pueden poseer un rango de atmósferas, al igual que los planetas terrestres de nuestro Sistema Solar [4].

"Nuestros resultados demuestran la capacidad del Hubble de estudiar las atmósferas de los planetas del tamaño de la Tierra. Pero el telescopio realmente está trabajando al límite de lo que puede hacer", agrega la coautora Hannah Wakeford del Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial, que ilustra tanto el poder como la limitación del Hubble.

Estos últimos hallazgos complementan el análisis de las observaciones ultravioletas realizadas con Hubble en 2017 y nos ayudan a comprender más acerca de si la vida sería posible en el sistema TRAPPIST-1.

Al descartar la presencia de una gran abundancia de hidrógeno en las atmósferas de los planetas, el Hubble está ayudando a allanar el camino para el Telescopio Espacial James Webb de la NASA/ESA/ CSA.

"Las observaciones espectroscópicas de los planetas TRAPPIST-1 con la próxima generación de telescopios, incluido el Telescopio Espacial James Webb, nos permitirán profundizar en sus atmósferas", concluye Michael Gillon, de la Universidad de Líege, Bélgica. "Esto nos permitirá buscar gases más pesados ​​como el carbono, el metano, el agua y el oxígeno, que podrían ofrecer biofirmas de por vida".

Notas

El telescopio Trappist Sur. Crédito: ESO.

[1] Los planetas fueron descubiertos usando el TRAPPIST-South basado en tierra en el Observatorio La Silla de ESO en Chile; TRAPPIST-North en Marruecos; el Telescopio Espacial Spitzer de la NASA en órbita; El instrumento HAWK-I de ESO en el Very Large Telescope del Observatorio Paranal en Chile; el UKIRT de 3.8 metros en Hawai; los telescopios de 2 metros de William y William Herschel de 4 metros en La Palma en las Islas Canarias; y el telescopio SAAO de 1 metro en Sudáfrica.

[2] Las observaciones se realizaron en infrarrojo con la Cámara de Campo Ancho (WFC3) del Hubble entre diciembre de 2016 y enero de 2017.

[3] Una atmósfera ampliamente dominada por el hidrógeno, si está libre de nubes, debería producir firmas espectroscópicas prominentes en el infrarrojo cercano. Sin embargo, los espectros para TRAPPIST-1d, -e y -f no muestran características significativas.

[4] Esto incluye atmósferas dominadas por vapor de agua, nitrógeno, dióxido de carbono o atmósferas tenues compuestas por una variedad de especies químicas.

Más información.

El Telescopio Espacial Hubble es un proyecto de cooperación internacional entre la ESA y la NASA.

El equipo está compuesto por Julien de Wit (Instituto de Tecnología de Massachusetts, EE. UU.), Hannah R. Wakeford (Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA, EE. UU.), Nikole K. Lewis (Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial, EE. UU.), Laetitia Delrez (Laboratorio Cavendish, Universidad de Cambridge, Reino Unido), Michael Gillon (Universidad de Lieja, Bélgica), Brice-Olivier Demory (Laboratorio Cavendish, Universidad de Cambridge, Reino Unido, Universidad de Berna, Suiza), Emeline Bolmont (División de Astrofísica de CEA de Saclay, Francia) , Vincent Bourrier (Observatorio de la Universidad de Genève, Suiza), Adam J. Burgasser (Universidad de California, San Diego, EE. UU.), Emmanuel Jehin (Universidad de Lieja, Bélgica), Jeremy Leconte (Universidad de Burdeos, Francia; CNRS, Francia). ), Susan M. Lederer (Centro Espacial Johnson de la NASA, EE. UU.), Frank Selsis (Universidad de Burdeos, Francia, CNRS, Francia), Vlada Stamenkovic (Laboratorio de Propulsión a Chorro, EUA; Instituto Tecnológico de California, EE. UU.) Y Amaury HMJ Triaud ( Universidad de Cambridge, Reino Unido)

Crédito de la imagen: NASA.

Espectro de los planetas estudiados de TRAPPIST-1.

Estos espectros muestran la composición química de las atmósferas de cuatro de los planetas del tamaño de la Tierra que orbitan dentro o cerca de la zona habitable de la estrella TRAPPIST-1.

Para obtener los espectros, los astrónomos utilizaron el Telescopio Espacial Hubble de la NASA / ESA para recoger la luz de TRAPPIST-1 que pasaba a través de las atmósferas de los exoplanetas a medida que los exoplanetas se cruzaban frente a la estrella.

Las curvas púrpuras muestran las firmas pronosticadas de gases como el agua y el metano que absorben ciertas longitudes de onda de luz. Estos gases se encontrarían en una atmósfera hinchada de hidrógeno similar a la de los planetas gaseosos como Neptuno. Los resultados de Hubble, indicados por las cruces verdes, no revelan evidencia de una atmósfera extendida en tres de los exoplanetas (TRAPPIST-1d, f, y e). Se necesitan observaciones adicionales para descartar una atmósfera dominada por hidrógeno para el cuarto planeta (TRAPPIST-1g).

La evidencia indica que las atmósferas son más compactas de lo que podrían medirse por las observaciones de Hubble.

Crédito:

NASA, ESA y Z. Levy (STScI)

• Artículo científico.
• La enana ultra fría y los siete planetas por ESO.
• Hubble ofrece los primeros indicios del posible contenido de agua de los planetas TRAPPIST-1, publicación.
• Publicaciones de interés en Hubble, ESO, Spitzer y NASA el 5 de febrero de 2.018.

Contactos.
Julien de Wit
Massachusetts Institute of Technology
Cambridge, USA
Tel: +1 617 258 0209
Email: jdewit@mit.edu

Hannah Wakeford
Space Telescope Science Institute
Baltimore, USA
Email: Hannah.Wakeford@nasa.gov

Michael Gillon
Université de Liège
Liège, Belgium
Tel: +32 4 3669743
Email: michael.gillon@ulg.ac.be

Nicole Shearer
ESA/Hubble Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel: +49 8932006376
Email: nshearer@eso.org