Los astrónomos podrían estar cerca de confirmar la presencia de una atmósfera similar a la tierra en un exoplanet por primera vez, si los análisis más detallados verifican las observaciones preliminares del telescopio espacial James Webb.
El planeta es parte de un sistema planetario a unos 40 años de luz de la Tierra llamado Trappist-1, que cinco astrónomos belgas descubrieron en 2016 y llevan el nombre de su cerveza favorita. El sistema ha sido muy estudiado desde entonces.
“Como sistema planetario, es tan extraño como se vuelve”, dijo Nérstor Espinoza, astrónomo del Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial en Baltimore.
Un exoplaneta de tamaño terrestre a 40 años de distancia llamado Trappist-1 E, en la parte inferior derecha de esta ilustración, podría tener una atmósfera capaz de mantener el agua líquida. (NASA, ESA, CSA, STSCI, Joseph Olmsted (Stsci), CNN)
“La estrella es muy, muy pequeña, del tamaño de Júpiter, y tiene al menos siete planetas rocosos que orbitan a su alrededor. Tres de ellos están en lo que llamamos la zona habitable, lo que significa que están lo suficientemente cerca de la estrella para que si tenían una atmósfera, podrían mantener el agua líquida”.
Espinoza y sus colegas se centraron en Trappist-1 E, el cuarto planeta de la estrella del sistema, en un estudio publicado la semana pasada en la revista astrophysical Letters. Cuatro observaciones realizadas en 2023 con el telescopio Webb no pudieron descartar la presencia de una atmósfera, lo que provocó optimismo.
“Según las primeras cuatro observaciones, no podemos decir que (este planeta) no tiene una atmósfera, por lo que el sueño aún está vivo, todavía podría tener una atmósfera, y eso es muy emocionante, porque tenemos un programa de seguimiento de 15 observaciones más”, dijo Espinoza.
El concepto de un artista que muestra el sistema planetario Trappist-1. Los astrónomos creen que tres planetas en el sistema orbitan la estrella en la zona habitable, donde el agua líquida podría estar presente, si esos planetas tienen una atmósfera. (JPL-Caltech/NASA a través de CNN)
El telescopio Webb solo ha podido descartar cualquier atmósfera en Trappist-1 B, el planeta más interno, pero el jurado todavía está en los otros seis, dijo Espinoza, con Trappist-1 E visto como uno de los mejores candidatos para aguas superficiales líquidas.
“Hace tres años, antes del lanzamiento de James Webb, este tipo de estudios eran ciencia ficción”, dijo Espinoza sobre la posibilidad de detectar atmósferas en planetas lejanos.
“Ahora estoy bastante seguro de que podremos ver qué tipo de atmósfera podría tener Trappist-1 E, y si tiene una atmósfera de tierra, podremos decirlo”.
Buscando letreros reveladores
Trappist-1 E es similar a la Tierra en tamaño y orbita su estrella cada seis días, una tasa mucho más rápida que la Tierra orbita el Sol. Esto se debe a que la estrella es mucho más pequeña que nuestro sol, y todos los planetas están cerca de ella.
“Si pudieras traer mágicamente la estrella de Trappist-1 a nuestro sistema solar, todos los planetas y sus órbitas encajarían dentro de la órbita de Mercurio”, dijo Espinoza.
Cuando buscan una atmósfera, los astrónomos esperan a que un planeta transiten frente a su estrella y note cualquier cambio menor en la luz de las estrellas que se filtra. Buscan signos reveladores de una atmósfera mientras aprenden sobre su composición química.
El telescopio espacial James Webb, lanzado en 2021, se utilizó para las observaciones Trappist-1 E. (Alex Wong/Getty Images a través de CNN)
Con los cuatro tránsitos observados por el telescopio Webb en 2023, los astrónomos pudieron descartar la presencia de una atmósfera primaria basada en hidrógeno en Trappist-1 E, que probablemente fue impresionado por cantidades significativas de radiación emitida por su estrella.
La Tierra perdió de manera similar su atmósfera primaria primordial desde el principio, pero luego construyó una secundaria; Los astrónomos esperan que Trappist-1 E pueda haber hecho lo mismo.
Este escenario se detalla en un segundo estudio, también publicado la semana pasada en la revista Astrophysical Letters. Señala que es poco probable que el planeta tenga una atmósfera rica en dióxido de carbono como el de Venus y Marte, y señala hacia uno con nitrógeno, más similar al Titán de la Luna de la Tierra y el helado de Saturno.
El sistema lleva el nombre de la cerveza belga favorita de los investigadores. (Getty Images/Istockphoto)
“Trappist-1e sigue siendo uno de nuestros planetas de zona habitable más convincente, y estos nuevos resultados nos llevan un paso más cerca de saber qué tipo de mundo es”, dijo en un comunicado Sara Seager, profesora de ciencias planetarias en el Instituto de Tecnología de Massachusetts y coautor de ambos estudios, en una declaración.
“La evidencia que apunta lejos de las atmósferas similares a Venus y Marte agudiza nuestro enfoque en los escenarios que aún están en juego”.
Espinoza dijo que su equipo planea terminar la nueva ronda de 15 observaciones para fin de año, con dos tercios ya completados. Si el equipo encuentra signos irrefutables de una atmósfera, aún más observaciones del telescopio Webb podrían justificarse con la esperanza de detectar firmas químicas específicas de gases como el metano, que se asocia con la vida en la Tierra.
La confirmación de una atmósfera sería innovadora, dijo Espinoza.
“En este momento resolvería un gran debate sobre si estos sistemas enanos rojos pueden mantener una atmósfera o no”, dijo.
“Los enanos rojos son en realidad la mayoría de las estrellas en el universo. Por lo tanto, si puede suceder allí, puede suceder en cualquier lugar. Las posibilidades de vida simplemente se multiplican”.
Sin embargo, incluso si se descartara una atmósfera, el resultado aún sería emocionante, dijo, porque haría que la vida en la tierra sea aún más especial. También prepararía el escenario para futuras investigaciones para ver exoplanetas que orbitan alrededor de estrellas enanas amarillas como The Sun, utilizando telescopios aún más poderosos que Webb que todavía se encuentran en las etapas de planificación.
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Resultados emocionantes e incompletos
Estos primeros resultados de James Webb para Trappist-1e son inmensamente emocionantes, dijo Michaël Gillon, director de investigación de la Unidad de Investigación de Astrobiología de la Universidad de Liège de Bélgica. Gillon, quien dirigió el descubrimiento original del sistema Trappist-1, no fue parte del estudio reciente.
“Los datos aún no son concluyentes, pero demuestran que JWST tiene el poder de detectar una atmósfera similar a la Tierra si existe. Por primera vez en la historia, estamos realmente al alcance de descubrir una atmósfera en torno a una exoplaneta rocosa potencialmente habitable”, dijo en un correo electrónico.
Los planetas en Trappist-1 tienen una variedad de condiciones similares a los planetas terrestres en nuestro sistema solar.
Estas condiciones los convierten en anfitriones potenciales para el agua líquida superficial, pero requieren una atmósfera para evitar que el agua se congele en la superficie o sublimen al espacio, dijo Eric Agol, profesor en el Departamento de Astronomía de la Universidad de Washington. Agol no participó en el estudio, pero está trabajando en el nuevo conjunto de observaciones con Espinoza y sus colegas.
Trappist-1 E es el más prometedor de los siete planetas para organizar una atmósfera similar a la Tierra, según Agol.
“Los resultados son interesantes, pero también incompletos”, agregó en un correo electrónico.
“Soy agnóstico sobre si Trappist-1 E puede tener una atmósfera similar a la Tierra o no, y el estudio actual no ha afectado mi opinión”.
Según Howard Chen, profesor asistente de ciencias espaciales en el Instituto de Tecnología de Florida, Trappist-1e se sienta justo en un “punto de inflexión” entre los estados opuestos, basado en simulaciones informáticas que detalló en un nuevo estudio que publicó el miércoles en las letras de la revista astrofísica.
Basado en su historia, el planeta puede surgir como extremadamente seco o rico en agua: “Eso significa que los escenarios de ‘roca desnuda’ y ‘con atmósfera’ permanecen físicamente plausibles”, agregó en un correo electrónico. Chen no participó en la nueva investigación.
Trappist-1e podría haberse formado como un mundo del desierto, como sus vecinos internos, o como un planeta húmedo y cubierto de océano, concluyó.
“Los datos actuales de JWST aún no pueden distinguir entre esos escenarios, pero esa ambigüedad es exactamente lo que predicen nuestras simulaciones”, dijo Chen.
“El hecho de que Trappist-1e pueda ser plausiblemente muy seco o muy húmedo significa que las próximas JWST (observaciones) podrían ofrecer una revelación dramática”.
