TRAPENSE-1
Estrella enana roja ultra fría en la constelación de Acuario

TRAPENSE-1
TRAPPIST-1 se encuentra en la parte noroeste de la constelación de Acuario, cerca de la eclíptica.
TRAPPIST-1 está dentro del círculo rojo en la constelación de Acuario .
Datos de observación
Época J2000       Equinoccio J2000
ConstelaciónAcuario
Ascensión recta23 horas 06 minutos 29,368 segundos [1]
Declinación−05° 02′ 29.04″ [1]
Magnitud aparente  (V)18,798 ± 0,082 [2]
Características
Etapa evolutivaSecuencia principal
Tipo espectralM8V [3]
Magnitud aparente (R)16,466 ± 0,065 [2]
Magnitud aparente (I)14,024 ± 0,115 [2]
Magnitud aparente (J)11,354 ± 0,022 [4]
Magnitud aparente (H)10,718 ± 0,021 [4]
Magnitud aparente (K)10,296 ± 0,023 [4]
Índice de color V−R2.332
Índice de color R−I2.442
Índice de color J−H0,636
Índice de color J-K1.058
Astrometria
Movimiento propio (μ) REAL ACADEMIA DE BELLAS ARTES: 930.788 [1]  mas / año
Dec.: −479.038 [1]  mas / año
Paralaje (π)80,2123 ± 0,0716  mas [1]
Distancia40,66 ± 0,04 años  luz
(12,47 ± 0,01  años luz )
Detalles
Masa0,0898 ± 0,0023 [5]  M ☉
Radio0,1192 ± 0,0013 [5]  R ☉
Luminosidad (bolométrica)0,000553 ± 0,000018 [5]  L ☉
Gravedad superficial (log  g )5.2396+0,0056
−0,0073[a] [5]  cgs
Temperatura2,566 ± 26 [5]  K
Metalicidad [Fe/H]0,04 ± 0,08 [6]  dex
Rotación3,295 ± 0,003  días [7]
Velocidad de rotación ( v  sen  i )6 [8]  kilómetros por segundo
Edad7,6 ± 2,2 [9] mil millones de  años
Otras denominaciones
2MUDC 12171, [10] 2MASS J23062928–0502285, EPIC 246199087, [11] K2 -112, [12] SPECULOOS-1, [b] [13] TRAPPIST-1a [14]
Referencias de bases de datos
SIMBADdatos
Archivo de exoplanetasdatos

TRAPPIST-1 es una estrella enana roja fría [c] con siete exoplanetas conocidos . Se encuentra en la constelación de Acuario a unos 100 km/h .Se encuentra a 40,66 años luz de la Tierra y tiene una temperatura superficial de unos 2566  K (2290  °C ; 4160  °F ). Su radio es ligeramente mayor que el de Júpiter y tiene una masa de aproximadamente el 9 % de la del Sol . Se estima que tiene 7600 millones de años, lo que la hace más antigua que el Sistema Solar . El descubrimiento de la estrella se publicó por primera vez en 2000.

Las observaciones realizadas en 2016 con el telescopio TRAPPIST ( Transiting Planets and Planetesimals Small Telescope ) del Observatorio La Silla ( Chile) y otros telescopios permitieron descubrir dos planetas terrestres en órbita alrededor de TRAPPIST-1. En 2017, un análisis más detallado de las observaciones originales permitió identificar cinco planetas terrestres más. Los siete planetas tardan entre 1,5 y 19 días en orbitar la estrella en órbitas circulares. Es probable que estén unidos por mareas a TRAPPIST-1, de modo que un lado de cada planeta siempre está de cara a la estrella, lo que da lugar a un día permanente en un lado y a una noche permanente en el otro. Sus masas son comparables a las de la Tierra y todos se encuentran en el mismo plano; desde la Tierra, parecen moverse más allá del disco de la estrella.

Hasta cuatro de los planetas, designados d , e , f y g  , orbitan a distancias donde las temperaturas son adecuadas para la existencia de agua líquida y, por lo tanto, son potencialmente hospitalarios para la vida. No hay evidencia de una atmósfera en ninguno de los planetas, y las observaciones de TRAPPIST-1 b han descartado la existencia de una atmósfera. No está claro si las emisiones de radiación de TRAPPIST-1 permitirían tales atmósferas. Los planetas tienen densidades bajas; pueden consistir en grandes cantidades de materiales volátiles . Debido a la posibilidad de que varios de los planetas sean habitables, el sistema ha despertado el interés de los investigadores y ha aparecido en la cultura popular.

Descubrimiento

La estrella ahora conocida como TRAPPIST-1 fue descubierta en 1999 por el astrónomo John Gizis y sus colegas [16] durante un estudio de estrellas enanas ultrafrías cercanas . [17] [18] Apareció en la muestra C [16] [17] de las estrellas estudiadas, que se obtuvo en junio de 1999. La publicación del descubrimiento tuvo lugar en 2000. [19] El nombre es una referencia al proyecto TRAPPIST ( Transiting Planets and PlanetesImals Small Telescope ) [11] [d] que descubrió los primeros dos exoplanetas alrededor de la estrella. [23]

Su sistema planetario fue descubierto por un equipo dirigido por Michaël Gillon , un astrónomo belga [24] en la Universidad de Lieja , [25] en 2016 [26] durante observaciones realizadas en el Observatorio La Silla , Chile, [27] [28] utilizando el telescopio TRAPPIST. El descubrimiento se basó en anomalías en las curvas de luz [e] medidas por el telescopio en 2015. Estas fueron interpretadas inicialmente como indicativas de la existencia de tres planetas. En 2016, descubrimientos separados revelaron que el tercer planeta era de hecho múltiples planetas. Los telescopios y observatorios involucrados fueron [11] el Telescopio Espacial Spitzer y el TRAPPIST terrestre, TRAPPIST-North en el Observatorio de Oukaïmeden , Marruecos, el Observatorio Astronómico Sudafricano y los Telescopios Liverpool y William Herschel en España. [30]

Las observaciones de TRAPPIST-1 se consideran entre los hallazgos de investigación más importantes del telescopio espacial Spitzer. [31] Complementando los hallazgos estuvieron las observaciones del telescopio Himalayan Chandra , el telescopio infrarrojo del Reino Unido y el Very Large Telescope . [32] Desde entonces, la investigación ha confirmado la existencia de al menos siete planetas en el sistema, [33] cuyas órbitas se han calculado utilizando mediciones de los telescopios Spitzer y Kepler. [34] Algunos informes de noticias atribuyeron incorrectamente el descubrimiento de los planetas de TRAPPIST-1 a la NASA ; de hecho, el proyecto TRAPPIST que condujo a su descubrimiento recibió financiación tanto de la NASA como del Consejo Europeo de Investigación de la Unión Europea (UE). [35]

Descripción

ver subtítulo
Ilustración en color real del Sol (izquierda) junto a TRAPPIST-1 (derecha) . TRAPPIST-1 es más oscuro, más rojo y más pequeño que el Sol.

TRAPPIST-1 está en la constelación de Acuario , [25] cinco grados al sur del ecuador celeste . [f] [1] [37] Es una estrella relativamente cercana [38] situadaA 40,66 ± 0,04 años luz de la Tierra, [g] [1] con un gran movimiento propio [h] [38] y sin estrellas compañeras . [41]

Es una enana roja de clase espectral M8,0 ± 0,5 , [i] [32] [44] lo que significa que es relativamente pequeña y fría. [45] Con un radio del 12% del del Sol, TRAPPIST-1 es solo ligeramente más grande que el planeta Júpiter (aunque mucho más masivo). [32] Su masa es aproximadamente el 9% de la del Sol, [45] siendo suficiente para permitir que se produzca la fusión nuclear . [46] [47] La ​​densidad de TRAPPIST-1 es inusualmente baja para una enana roja. [48] Tiene una temperatura efectiva baja [j] de 2566 K (2293 °C) lo que la convierte, a partir de 2022 [actualizar], en la estrella más fría conocida que alberga planetas. [50] TRAPPIST-1 es lo suficientemente fría como para que se formen condensados ​​en su fotosfera ; [k] estos se han detectado a través de la polarización que inducen en su radiación durante los tránsitos de sus planetas. [52]

No hay evidencia de que tenga un ciclo estelar . [l] [54] Su luminosidad , emitida principalmente como radiación infrarroja , es de alrededor del 0,055% de la del Sol. [45] [55] Las mediciones de baja precisión [56] del satélite XMM-Newton [57] y otras instalaciones [58] muestran que la estrella emite radiación débil en longitudes de onda cortas como rayos X y radiación UV . [m] [57] No hay emisiones de ondas de radio detectables . [60]

Periodo de rotación y edad

Las mediciones de la rotación de TRAPPIST-1 han arrojado un período de 3,3 días; las mediciones anteriores de 1,4 días parecen haber sido causadas por cambios en la distribución de sus manchas estelares . [61] Su eje de rotación puede estar ligeramente desplazado del de sus planetas. [62]

Utilizando una combinación de técnicas, se ha estimado que la edad de TRAPPIST-1 es aproximadamente7,6 ± 2,2 mil millones de años, [63] lo que lo hace más antiguo que el Sistema Solar, que tiene aproximadamente4.500 millones de años. [64] Se espera que brille durante diez billones de años –unas 700 veces [65] más que la edad actual del Universo [66]  –, mientras que el Sol se quedará sin hidrógeno y abandonará la secuencia principal [n] en unos pocos miles de millones de años. [65]

Actividad

Se han detectado características fotosféricas en TRAPPIST-1. [68] Los telescopios espaciales Kepler y Spitzer han observado posibles puntos brillantes, que pueden ser fáculas , [o] [70] [71] aunque algunos de estos pueden ser demasiado grandes para calificar como tales. [72] Los puntos brillantes están correlacionados con la aparición de algunas llamaradas estelares . [p] [74]

La estrella tiene un fuerte campo magnético [75] con una intensidad media de unos 600 gauss . [q] [77] El campo magnético genera una alta actividad cromosférica [r] [75] y puede ser capaz de atrapar eyecciones de masa coronal . [s] [69] [78]

Según Garraffo et al. (2017), TRAPPIST-1 pierde aproximadamente3 × 10 −14 masas solares por año [79] al viento estelar , una tasa que es aproximadamente 1,5 veces la del Sol. [80] Dong et al. (2018) simularon las propiedades observadas de TRAPPIST-1 con una pérdida de masa de4,1 × 10 −15 masas solares por año. [79] Las simulaciones para estimar la pérdida de masa son complicadas porque, a partir de 2019, la mayoría de los parámetros que gobiernan el viento estelar de TRAPPIST-1 no se conocen a partir de la observación directa. [81]

Sistema planetario

El sistema TRAPPIST-1 es tan compacto como las lunas de Júpiter y mucho más que el Sistema Solar.
Comparación de las órbitas de los planetas de TRAPPIST-1 con el Sistema Solar y las lunas de Júpiter

TRAPPIST-1 está orbitado por siete planetas, designados TRAPPIST-1b , 1c , 1d , 1e , 1f , 1g y 1h [82] en orden alfabético saliendo de la estrella. [t] [85] Estos planetas tienen períodos orbitales que van de 1,5 a 19 días, [86] [87] [6] a distancias de 0,011–0,059 unidades astronómicas [u] (1.700.000–8.900.000 km). [89]

Todos los planetas están mucho más cerca de su estrella que Mercurio del Sol, [26] lo que hace que el sistema TRAPPIST-1 sea muy compacto. [90] Kral et al. (2018) no detectaron ningún cometa alrededor de TRAPPIST-1, [91] y Marino et al. (2020) no encontraron evidencia de un cinturón de Kuiper , [92] aunque no se sabe si un cinturón similar al del Sistema Solar alrededor de TRAPPIST-1 sería observable desde la Tierra. [93] Las observaciones con el Atacama Large Millimeter Array no encontraron evidencia de un disco de polvo circunestelar . [94]

Las inclinaciones de las órbitas planetarias en relación con la eclíptica del sistema son menores a 0,1 grados, [v] [96] lo que convierte a TRAPPIST-1 en el sistema planetario más plano del Archivo de Exoplanetas de la NASA . [97] Las órbitas son muy circulares, con excentricidades mínimas [w] [90] y están bien alineadas con el eje de giro de TRAPPIST-1. [99] Los planetas orbitan en el mismo plano y, desde la perspectiva del Sistema Solar, transitan TRAPPIST-1 durante su órbita [100] y frecuentemente pasan uno frente al otro. [101]

Tamaño y composición

Se estima que los radios de los planetas oscilan entre 77,5+1,4
-1,4y 112,9+1,5
-1,3% del radio de la Tierra. [102] La relación de masa planeta/estrella del sistema TRAPPIST-1 se asemeja a la relación luna/planeta de los gigantes gaseosos del Sistema Solar . [103]

Se espera que los planetas TRAPPIST-1 tengan composiciones que se asemejen entre sí [104] así como a la de la Tierra. [105] Las densidades estimadas de los planetas son más bajas que las de la Tierra [34] lo que puede implicar que tienen grandes cantidades de sustancias químicas volátiles . [x] Alternativamente, sus núcleos pueden ser más pequeños que el de la Tierra y por lo tanto pueden ser planetas rocosos con menos hierro que el de la Tierra, [107] [108] incluyen grandes cantidades de elementos distintos del hierro, [109] o su hierro puede existir en una forma oxidada en lugar de como un núcleo. [108] Sus densidades son demasiado bajas para una composición de silicato de magnesio puro, [y] requiriendo la presencia de compuestos de menor densidad como el agua. [111] [112] Se espera que los planetas b, d, f, g y h contengan grandes cantidades de sustancias químicas volátiles. [113] Los planetas pueden tener atmósferas y océanos profundos, y contener grandes cantidades de hielo. [114] Los océanos subterráneos , enterrados bajo capas de hielo, se formarían en los planetas más fríos. [115] Son posibles varias composiciones considerando las grandes incertidumbres en sus densidades. [116] Las características fotosféricos de la estrella pueden introducir imprecisiones en las mediciones de las propiedades de los planetas de TRAPPIST-1, [68] incluyendo sus densidades subestimadas en un 8+20
   -7por ciento, [117] y estimaciones incorrectas de su contenido de agua. [118]

Resonancia y mareas

Animación de los exoplanetas TRAPPIST-1 en tránsito alrededor de su estrella anfitriona, con efectos en la curva de luz de la estrella.

Los planetas están en resonancias orbitales . [119] Las duraciones de sus órbitas tienen proporciones de 8:5, 5:3, 3:2, 3:2, 4:3 y 3:2 entre pares de planetas vecinos, [120] y cada conjunto de tres está en una resonancia de Laplace . [z] [90] Las simulaciones han demostrado que dichas resonancias pueden permanecer estables durante miles de millones de años, pero que su estabilidad depende en gran medida de las condiciones iniciales. Muchas configuraciones se vuelven inestables después de menos de un millón de años. Las resonancias mejoran el intercambio de momento angular entre los planetas, lo que resulta en variaciones mensurables, antes o después, en sus tiempos de tránsito frente a TRAPPIST-1. Estas variaciones proporcionan información sobre el sistema planetario, [122] como las masas de los planetas, cuando no se dispone de otras técnicas. [123] Las resonancias y la proximidad a la estrella anfitriona han llevado a comparaciones entre el sistema TRAPPIST-1 y las lunas galileanas de Júpiter. [100] Kepler-223 es otro sistema de exoplanetas con una resonancia larga similar a la de TRAPPIST-1. [124]

Las interacciones mutuas de los planetas podrían impedirles alcanzar una sincronización completa, lo que tendría implicaciones importantes para los climas de los planetas. Estas interacciones podrían forzar rotaciones completas periódicas o episódicas de las superficies de los planetas con respecto a la estrella en escalas de tiempo de varios años terrestres. [125] Vinson, Tamayo y Hansen (2019) descubrieron que los planetas TRAPPIST-1d, e y f probablemente tienen rotaciones caóticas debido a interacciones mutuas, lo que les impide sincronizarse con su estrella. La falta de sincronización potencialmente hace que los planetas sean más habitables. [126] Otros procesos que pueden impedir la rotación sincrónica son los pares inducidos por la deformación triaxial estable de los planetas, [aa] que les permitiría entrar en resonancias 3:2. [128]

La proximidad de los planetas a TRAPPIST-1 da como resultado interacciones de marea [129] más fuertes que las de la Tierra. [130] Todos los planetas han alcanzado un equilibrio con rotaciones planetarias lentas y bloqueo de mareas , [129] lo que puede llevar a la sincronización de la rotación de un planeta con su revolución alrededor de su estrella. [ab] [132]

Es probable que los planetas experimenten un calentamiento de marea sustancial [133] debido a las deformaciones que surgen de sus excentricidades orbitales e interacciones gravitacionales entre sí. [134] Tal calentamiento facilitaría el vulcanismo y la desgasificación [ac] especialmente en los planetas más internos, y la desgasificación facilitaría el establecimiento de atmósferas. [136] Según Luger et al. (2017), se espera que el calentamiento de marea de los cuatro planetas más internos sea mayor que el flujo de calor interno de la Tierra . [137] Para los planetas exteriores, Quick et al. (2020) señalaron que su calentamiento de marea podría ser comparable al de los cuerpos del Sistema Solar Europa , Encélado y Tritón , [138] y puede ser suficiente para impulsar una actividad criovolcánica detectable . [139]

El calentamiento por mareas podría influir en las temperaturas de los lados nocturnos y las áreas frías donde los volátiles pueden quedar atrapados , y se espera que los gases se acumulen; también influiría en las propiedades de los océanos subterráneos [140] donde podrían ocurrir criovulcanismo , [ad] [142] vulcanismo y ventilación hidrotermal [ae] . [144] Además, puede ser suficiente para derretir los mantos de los cuatro planetas más internos, en su totalidad o en parte, [145] formando potencialmente océanos de magma subterráneos. [146] Es probable que esta fuente de calor sea dominante sobre la desintegración radiactiva , las cuales tienen incertidumbres sustanciales y son considerablemente menores que la radiación estelar recibida. [147] Las mareas intensas podrían fracturar las cortezas de los planetas incluso si no son lo suficientemente fuertes como para desencadenar el inicio de la tectónica de placas . [148] Las mareas también pueden ocurrir en las atmósferas planetarias . [149]

Cielos e impacto de la luz estelar

Los planetas TRAPPIST-1 son de tamaño similar o más pequeño que la Tierra y tienen densidades similares o menores.
Tamaños relativos, densidades, [af] e iluminación del sistema TRAPPIST-1 en comparación con los planetas interiores del Sistema Solar

Debido a que la mayor parte de la radiación de TRAPPIST-1 está en la región infrarroja, puede haber muy poca luz visible en las superficies de los planetas; Amaury Triaud, uno de los codescubridores del sistema, dijo que los cielos nunca serían más brillantes que el cielo de la Tierra al atardecer [151] y solo un poco más brillantes que una noche con luna llena . Ignorando los efectos atmosféricos, la iluminación sería de color rojo anaranjado. [152] Todos los planetas serían visibles entre sí y, en muchos casos, parecerían más grandes que la Luna de la Tierra en el cielo de la Tierra; [26] los observadores en TRAPPIST-1e, f y g, sin embargo, nunca podrían experimentar un eclipse estelar total . [ag] [85] Suponiendo la existencia de atmósferas, la radiación de longitud de onda larga de la estrella sería absorbida en mayor grado por el agua y el dióxido de carbono que la luz solar en la Tierra; También se dispersaría menos por la atmósfera [153] y se reflejaría menos por el hielo, [154] aunque el desarrollo de hielo de hidrohalita altamente reflectante puede anular este efecto. [155] La misma cantidad de radiación da como resultado un planeta más cálido en comparación con la irradiación similar al Sol ; [153] la atmósfera superior de los planetas absorbería más radiación que las capas inferiores, lo que haría que la atmósfera fuera más estable y menos propensa a la convección . [156]

Zona habitable

1e, 1f y 1g están en la zona habitable
Zonas habitables de TRAPPIST-1 y del Sistema Solar . Las superficies planetarias mostradas son especulativas.

Para una estrella tenue como TRAPPIST-1, la zona habitable [ah] se encuentra más cerca de la estrella que para el Sol. [157] Tres o cuatro [57] planetas podrían estar ubicados en la zona habitable; estos incluyen e , f y g ; [157] o d , e y f . [75] A partir de 2017 [actualizar], este es el mayor número conocido de planetas dentro de la zona habitable de cualquier estrella o sistema estelar conocido . [158] La presencia de agua líquida en cualquiera de los planetas depende de varios otros factores, como el albedo (reflectividad), [159] la presencia de una atmósfera [160] y cualquier efecto invernadero . [161] Las condiciones de la superficie son difíciles de restringir sin un mejor conocimiento de las atmósferas de los planetas. [160] Un planeta que gira sincrónicamente podría no congelarse por completo si recibe muy poca radiación de su estrella porque el lado diurno podría calentarse lo suficiente como para detener el progreso de la glaciación . [162] Otros factores que contribuyen a la presencia de agua líquida son la presencia de océanos y vegetación; [163] las propiedades reflectantes de la superficie terrestre; la configuración de los continentes y océanos; [164] la presencia de nubes; [165] y la dinámica del hielo marino . [166] Los efectos de la actividad volcánica pueden extender la zona habitable del sistema hasta TRAPPIST-1h. [167] Incluso si los planetas exteriores son demasiado fríos para ser habitables, pueden tener océanos subterráneos cubiertos de hielo [168] que pueden albergar vida. [169]

La intensa radiación ultravioleta extrema (XUV) y de rayos X [170] puede dividir el agua en sus componentes de hidrógeno y oxígeno, y calentar la atmósfera superior hasta que escapen del planeta. Se pensaba que esto había sido particularmente importante al principio de la historia de la estrella, cuando la radiación era más intensa y podría haber calentado el agua de cada planeta hasta su punto de ebullición. [154] Se cree que este proceso ha eliminado el agua de Venus . [171] En el caso de TRAPPIST-1, diferentes estudios con diferentes suposiciones sobre la cinética , la energética y las emisiones XUV han llegado a diferentes conclusiones sobre si algún planeta TRAPPIST-1 puede retener cantidades sustanciales de agua. Debido a que lo más probable es que los planetas estén sincronizados con su estrella anfitriona, cualquier agua presente podría quedar atrapada en los lados nocturnos de los planetas y no estaría disponible para sustentar la vida a menos que el transporte de calor por la atmósfera [172] o el calentamiento de las mareas sean lo suficientemente intensos como para derretir el hielo. [173]

Lunas

No se han detectado lunas con un tamaño comparable al de la Tierra en el sistema TRAPPIST-1, [174] y es poco probable que existan en un sistema planetario tan densamente poblado. Esto se debe a que las lunas probablemente serían destruidas por la gravedad de su planeta después de entrar en su límite de Roche [ai] o arrancadas del planeta al salir de su radio de Hill [aj] [177]. Aunque los planetas de TRAPPIST-1 aparecen en un análisis de posibles anfitriones de exolunas , no aparecen en la lista de exoplanetas de la zona habitable que podrían albergar una luna durante al menos un tiempo de Hubble , [178] un período de tiempo ligeramente más largo que la edad actual del Universo. [179] A pesar de estos factores, es posible que los planetas puedan albergar lunas. [180]

Efectos magnéticos

Se espera que los planetas TRAPPIST-1 estén dentro de la superficie Alfvén de su estrella anfitriona, [181] el área alrededor de la estrella dentro de la cual cualquier planeta interactuaría magnéticamente directamente con la corona de la estrella, posiblemente desestabilizando cualquier atmósfera que tenga el planeta. [182] Las partículas energéticas estelares no crearían un peligro de radiación sustancial para los organismos en los planetas TRAPPIST-1 si las atmósferas alcanzaran presiones de aproximadamente1  bar . [183] ​​Las estimaciones de los flujos de radiación tienen considerables incertidumbres debido a la falta de conocimiento sobre la estructura del campo magnético de TRAPPIST-1. [184] El calentamiento por inducción de los campos eléctricos y magnéticos variables en el tiempo de la estrella [145] [185] puede ocurrir en sus planetas [186] pero esto no haría una contribución sustancial a su balance energético [147] y es ampliamente superado por el calentamiento por marea. [138]

Historia de la formación

Los planetas TRAPPIST-1 probablemente se formaron más lejos de la estrella y migraron hacia el interior, [187] aunque es posible que se formaran en sus ubicaciones actuales. [188] Según la teoría más popular sobre la formación de los planetas TRAPPIST-1 (Ormel et al. (2017)), [189] los planetas se formaron cuando una inestabilidad de transmisión [ak] en la línea de hielo de agua dio lugar a cuerpos precursores , que acumularon fragmentos adicionales y migraron hacia el interior, dando lugar finalmente a planetas. [191] La migración puede haber sido inicialmente rápida y luego ralentizada, [192] y los efectos de las mareas pueden haber influido aún más en los procesos de formación. [193] La distribución de los fragmentos habría controlado la masa final de los planetas, que consistiría en aproximadamente un 10% de agua, de acuerdo con la inferencia observacional. [191] Las cadenas resonantes de planetas como las de TRAPPIST-1 normalmente se vuelven inestables cuando el disco de gas que les dio origen se disipa, pero en este caso, los planetas permanecieron en resonancia. [194] La resonancia puede haber estado presente desde la formación del sistema y haberse conservado cuando los planetas se movieron simultáneamente hacia el interior, [195] o podría haberse formado más tarde cuando los planetas que migraban hacia el interior se acumularon en el borde exterior del disco de gas e interactuaron entre sí. [188] Los planetas que migran hacia el interior contendrían cantidades sustanciales de agua, demasiada para que escape por completo, mientras que los planetas que se formaron en su ubicación actual probablemente perderían toda el agua. [196] [197] Según Flock et al. (2019), la distancia orbital del planeta más interno TRAPPIST-1b es consistente con el radio esperado de un planeta que se mueve hacia el interior alrededor de una estrella que era un orden de magnitud más brillante en el pasado, [198] y con la cavidad en el disco protoplanetario creada por el campo magnético de TRAPPIST-1. [199] Alternativamente, TRAPPIST-1h puede haberse formado en o cerca de su ubicación actual. [200]

La presencia de otros cuerpos y planetesimales al principio de la historia del sistema habría desestabilizado la resonancia de los planetas de TRAPPIST-1 si los cuerpos hubieran sido lo suficientemente masivos. [201] Raymond et al. (2021) concluyeron que los planetas de TRAPPIST-1 se ensamblaron en 1-2 millones de años, tiempo después del cual se acumuló poca masa adicional. [202] Esto limitaría cualquier entrega tardía de agua a los planetas [203] y también implica que los planetas limpiaron el vecindario [al] de cualquier material adicional. [204] La falta de eventos de impacto gigantes (la rápida formación de los planetas habría agotado rápidamente el material preplanetario) ayudaría a los planetas a preservar sus materiales volátiles, [205] solo una vez que se completó el proceso de formación planetaria. [206]

Debido a una combinación de alta insolación, el efecto invernadero de las atmósferas de vapor de agua y el calor remanente del proceso de ensamblaje planetario, los planetas TRAPPIST-1 probablemente habrían tenido inicialmente superficies fundidas. Con el tiempo, las superficies se enfriarían hasta que los océanos de magma se solidificaran, lo que en el caso de TRAPPIST-1b puede haber llevado entre unos pocos miles de millones de años, o unos pocos millones de años. Los planetas exteriores se habrían enfriado entonces lo suficiente como para que el vapor de agua se condensara. [207]

Lista de planetas

Las distancias entre los planetas de TRAPPIST-1 son aproximadamente comparables con las distancias entre la Tierra y la Luna.
El sistema TRAPPIST-1 con distancias a escala, comparadas con la distancia Luna-Tierra

TRAPENSE-1b

TRAPPIST-1b tiene un semieje mayor de 0,0115 unidades astronómicas (1.720.000 km) [208] y un período orbital de 1,51 días terrestres. Está bloqueado por mareas con su estrella. El planeta está fuera de la zona habitable; [209] su irradiación esperada es más de cuatro veces la de la Tierra [209] y el telescopio espacial James Webb (JWST) ha medido una temperatura de brillo de508+26
−27 K en el lado diurno. [210] TRAPPIST-1b tiene un radio y una masa medidos ligeramente mayores que la Tierra, pero las estimaciones de su densidad implican que no consiste exclusivamente de roca. [211] Debido a su temperatura de cuerpo negro de 124 °C (397 K), TRAPPIST-1b puede haber tenido un efecto invernadero descontrolado similar al de Venus; [75] Las observaciones del JWST indican que no tiene atmósfera en absoluto o que tiene una casi desprovista de CO 2 . [212] Según varios modelos climáticos, el planeta se habría desecado por el viento estelar y la radiación de TRAPPIST-1; [213] [214] podría estar perdiendo rápidamente hidrógeno y, por lo tanto, cualquier atmósfera dominada por hidrógeno. [am] El agua, si existe, podría persistir solo en entornos específicos del planeta, [216] cuya temperatura superficial podría ser tan alta como 1200 °C (1470 K), lo que convierte a TRAPPIST-1b en un candidato a planeta con océano de magma . [217] Según las observaciones del JWST, el planeta tiene un albedo de aproximadamente cero. [218]

TRAPENSE-1c

Las mediciones infrarrojas realizadas por la NASA / ESA / Agencia Espacial Canadiense / Telescopio Espacial James Webb de TRAPPIST-1 c indican que probablemente no sea tan parecido a Venus como se había imaginado.

TRAPPIST-1c tiene un semieje mayor de 0,0158 UA (2.360.000 km) [208] y orbita su estrella cada 2,42 días terrestres. Está lo suficientemente cerca de TRAPPIST-1 como para estar bloqueado por mareas. [209] Las observaciones del JWST han descartado la existencia de atmósferas ricas en CO2 , [ 219] atmósferas similares a Venus, pero son posibles atmósferas ricas en vapor de agua u oxígeno o escenarios sin atmósfera. [220] Estos datos implican que, en relación con la Tierra o Venus, TRAPPIST-1c tiene un contenido de carbono menor . [221] TRAPPIST-1c está fuera de la zona habitable [209] ya que recibe aproximadamente el doble de irradiación estelar que la Tierra [222] y, por lo tanto, es o ha sido un invernadero descontrolado. [75] Según varios modelos climáticos, el planeta habría sido desecado por el viento estelar y la radiación de TRAPPIST-1. [213] TRAPPIST-1c podría albergar agua solo en configuraciones específicas en su superficie. [216] Las observaciones en 2017 no mostraron hidrógeno escapando, [58] pero las observaciones del Telescopio Espacial Hubble (HST) en 2020 indicaron que el hidrógeno puede estar escapando a un ritmo de1,4 × 10 7  g/s . [215]

TRAPENSE-1d

TRAPPIST-1d tiene un semieje mayor de 0,022 UA (3 300 000 km) y un período orbital de 4,05 días terrestres. Es más masivo pero menos denso que Marte. [223] Con base en argumentos de dinámica de fluidos , se espera que TRAPPIST-1d tenga gradientes de temperatura débiles en su superficie si está bloqueado por mareas, [224] y puede tener una dinámica estratosférica significativamente diferente a la de la Tierra. [225] Varios modelos climáticos sugieren que el planeta puede [213] o no haber sido desecado por el viento estelar y la radiación de TRAPPIST-1; [213] las estimaciones de densidad, si se confirman, indican que no es lo suficientemente denso como para consistir únicamente en roca. [211] El estado actual de TRAPPIST-1d depende de su rotación y de factores climáticos como la retroalimentación de las nubes ; [an] [227] está cerca del borde interior de la zona habitable, pero la existencia de agua líquida o, alternativamente, de un efecto invernadero descontrolado (que lo haría inhabitable) dependen de condiciones atmosféricas detalladas. [228] El agua podría persistir en entornos específicos del planeta. [216]

TRAPENSE-1e

TRAPPIST-1e tiene un semieje mayor de 0,029 UA (4.300.000 km) [208] y orbita su estrella cada 6,10 días terrestres. [229] Tiene una densidad similar a la de la Tierra. [230] Según varios modelos climáticos, el planeta es el que tiene más probabilidades de haber retenido su agua, [213] y el que tiene más probabilidades de tener agua líquida para muchos estados climáticos. Se ha lanzado un proyecto de modelo climático dedicado llamado TRAPPIST-1 Habitable Atmosphere Intercomparison (THAI) para estudiar sus posibles estados climáticos. [231] Según las observaciones de sus emisiones de radiación Lyman-alfa , TRAPPIST-1e puede estar perdiendo hidrógeno a un ritmo de0,6 × 10 7  g/s . [215]

TRAPPIST-1e se encuentra en una posición comparable dentro de la zona habitable a la de Proxima Centauri b , [ao] [233] [234] que también tiene una densidad similar a la de la Tierra. [230] TRAPPIST-1e podría haber retenido masas de agua equivalentes a varios de los océanos de la Tierra. [75] Cantidades moderadas de dióxido de carbono podrían calentar TRAPPIST-1e a temperaturas adecuadas para la presencia de agua líquida. [214]

TRAPENSE-1f

TRAPPIST-1f tiene un semieje mayor de 0,038 UA (5.700.000 km) [208] y orbita su estrella cada 9,21 días terrestres. [229] Es probable que esté demasiado lejos de su estrella anfitriona para sostener agua líquida, siendo en cambio un planeta bola de nieve completamente glaciado [213] que podría albergar un océano subsuperficial. [235] Cantidades moderadas de CO 2 podrían calentar TRAPPIST-1f a temperaturas adecuadas para la presencia de agua líquida. [216] Se podrían formar lagos o estanques con agua líquida en lugares donde se concentra el calentamiento de las mareas. [236] TRAPPIST-1f puede haber retenido masas de agua equivalentes a varios de los océanos de la Tierra [75] y que podrían comprender hasta la mitad de la masa del planeta; [237] por lo tanto, podría ser un planeta oceánico . [ap] [239]

TRAPENSE-1g

TRAPPIST-1g tiene un semieje mayor de 0,047 UA (7 000 000 km) [208] y orbita su estrella cada 12,4 días terrestres. [229] Es probable que esté demasiado lejos de su estrella anfitriona como para albergar agua líquida, siendo en cambio un planeta bola de nieve [213] que podría albergar un océano subterráneo. [235] Cantidades moderadas de CO2 [ 216] o calor interno proveniente de la desintegración radiactiva y el calentamiento por mareas pueden calentar su superficie por encima del punto de fusión del agua. [240] [115] TRAPPIST-1g puede haber retenido masas de agua equivalentes a varios de los océanos de la Tierra; [75] las estimaciones de densidad del planeta, si se confirman, indican que no es lo suficientemente denso como para consistir únicamente en roca. [211] Hasta la mitad de su masa puede ser agua. [237]

TRAPENSE-1h

TRAPPIST-1h tiene un semieje mayor de 0,062 unidades astronómicas (9.300.000 km); es el planeta menos masivo conocido del sistema [208] y orbita su estrella cada 18,9 días terrestres. [229] Es probable que esté demasiado lejos de su estrella anfitriona para sostener agua líquida y puede ser un planeta bola de nieve, [213] [115] o tener una atmósfera de metano/nitrógeno similar a la de Titán . [241] Podría albergar un océano subterráneo. [235] Se necesitarían grandes cantidades de CO2 , hidrógeno o metano, [242] o calor interno proveniente de la desintegración radiactiva y el calentamiento por mareas, [240] para calentar TRAPPIST-1h hasta el punto en que pudiera existir agua líquida. [242] TRAPPIST-1h podría haber retenido masas de agua equivalentes a varios de los océanos de la Tierra. [75]

Tabla de datos

Tabla de datos de planetas de TRAPPIST-1 [243] [87] [6]
PlanetaMasa ( M E )Semieje mayorPeriodo orbital (días)Excentricidad orbital [87]Inclinación orbital [86]Radio ( R 🜨 )Flujo radiante [86]Temperatura [87]Gravedad superficial (g) [86]ORb
[aq]		ORi
[ar]
b1,374
± 0,069		0,01154
± 0,0001		1,510826
± 0,000006		0,00622
± 0,00304		89,728
± 0,165°		1.116
+0,014
-0,012		4,153
± 0,160		397,6 ± 3,8 K
(124,5 ± 3,8 °C; 256,0 ± 6,8 °F) [como]		1,102
± 0,052		——
do1,308
± 0,056		0,01580
± 0,00013		2,421937
± 0,000018		0,00654
± 0,00188		89,778
± 0,118°		1.097
+0,014
-0,012		2,214
± 0,085		339,7 ± 3,3 K
(66,6 ± 3,3 °C; 151,8 ± 5,9 °F)		1,086
± 0,043		5:85:8
d0,388
± 0,012		0,02227
± 0,00019		4.049219
± 0.000026		0,00837
± 0,00093		89,896
± 0,077°		0,770
+0,011
−0,010		1,115
± 0,04		286,2 ± 2,8 K
(13,1 ± 2,8 °C; 55,5 ± 5,0 °F)		0,624
± 0,019		3:83:5
mi0,692
± 0,022		0,02925
± 0,00025		6,101013
± 0,000035		0,00510
± 0,00058		89,793
± 0,048°		0,920
+0,013
−0,012		0,646
± 0,025		249,7 ± 2,4 K
(−23,5 ± 2,4 °C; −10,2 ± 4,3 °F)		0,817
± 0,024		1:42:3
F1,039
± 0,031		0,03849
± 0,00033		9,207540
± 0,000032		0,01007
± 0,00068		89,740
± 0,019°		1.045
+0,013
−0,012		0,373
± 0,014		217,7 ± 2,1 K
(−55,5 ± 2,1 °C; −67,8 ± 3,8 °F)		0,951
± 0,024		1:62:3
gramo1,321
± 0,038		0,04683
± 0,0004		12,352446
± 0,000054		0,00208
± 0,00058		89,742
± 0,012°		1.129
+0,015
-0,013		0,252
± 0,010		197,3 ± 1,9 K
(−75,8 ± 1,9 °C; −104,5 ± 3,4 °F)		1,035
± 0,026		1:83:4
yo0,326
± 0,020		0,06189
± 0,00053		18,772866
± 0,000214		0,00567
± 0,00121		89,805
± 0,013°		0,775
+0,014
-0,014		0,144
± 0,006		171,7 ± 1,7 K
(-101,5 ± 1,7 °C; -150,6 ± 3,1 °F)		0,570
± 0,038		1:122:3

Atmósferas planetarias potenciales

Alargamiento de los huecos de luminosidad de 1b a 1h. Huecos más superficiales a más profundos: 1h, 1d, 1e, 1f, 1g, 1c, 1b.
Gráfico que muestra las caídas de brillo en la estrella TRAPPIST-1 debido a los tránsitos del planeta o a la obstrucción de la luz estelar. Los planetas más grandes crean caídas más profundas y los planetas más alejados crean caídas más prolongadas.

A partir de 2023 [actualizar], la existencia de una atmósfera alrededor de TRAPPIST-1b ha sido descartada por las observaciones del Telescopio Espacial James Webb, y no hay evidencia de los otros planetas en el sistema, [at] [245] pero las atmósferas no están descartadas [219] [au] y podrían detectarse en el futuro. [247] Es más probable que los planetas exteriores tengan atmósferas que los planetas interiores. [187] Varios estudios han simulado cómo se verían diferentes escenarios atmosféricos para los observadores, y los procesos químicos que sustentan estas composiciones atmosféricas. [248] La visibilidad de un exoplaneta y de su atmósfera se escala con el cuadrado inverso del radio de su estrella anfitriona. [247] La ​​detección de componentes individuales de las atmósferas, en particular CO 2 , ozono y agua [249]  , también sería posible, aunque diferentes componentes requerirían diferentes condiciones y diferentes números de tránsitos. [250] Una contaminación de las señales atmosféricas a través de patrones en la fotosfera estelar es un impedimento adicional para la detección. [251] [252]

La existencia de atmósferas alrededor de los planetas de TRAPPIST-1 depende del equilibrio entre la cantidad de atmósfera presente inicialmente, su tasa de evaporación y la velocidad a la que se reconstruye mediante impactos de meteoritos [av] , [90] material entrante de un disco protoplanetario [aw] , [255] y desgasificación y actividad volcánica. [256] Los eventos de impacto pueden ser particularmente importantes en los planetas exteriores porque pueden agregar y eliminar volátiles; la adición es probablemente dominante en los planetas más externos donde las velocidades de impacto son más lentas. [257] [258] Las condiciones de formación de los planetas les darían grandes cantidades iniciales de materiales volátiles, [187] incluidos océanos 100 veces más grandes que los de la Tierra. [259]

Si los planetas están bloqueados por las mareas en TRAPPIST-1, las superficies que están permanentemente orientadas en dirección opuesta a la estrella pueden enfriarse lo suficiente para que cualquier atmósfera se congele en el lado nocturno. [260] Esta atmósfera congelada podría reciclarse a través de flujos similares a los glaciares hacia el lado diurno con la ayuda del calentamiento de las mareas o geotérmico desde abajo, o podría ser agitada por eventos de impacto. Estos procesos podrían permitir que persista una atmósfera. [261] En una atmósfera de dióxido de carbono (CO 2 ), el hielo de dióxido de carbono es más denso que el hielo de agua, bajo el cual tiende a quedar enterrado. Se pueden formar compuestos de CO 2 -agua llamados clatratos [ax] . Otras complicaciones son un posible bucle de retroalimentación descontrolado entre el hielo derretido y la evaporación, y el efecto invernadero. [263]

Los modelos numéricos y las observaciones limitan las propiedades de las atmósferas hipotéticas alrededor de los planetas TRAPPIST-1: [187]

  • Los cálculos teóricos [264] y las observaciones han descartado la posibilidad de que los planetas TRAPPIST-1 tengan atmósferas ricas en hidrógeno [239] [265] o en helio . [266] Las exosferas ricas en hidrógeno [ay] pueden ser detectables [268] pero no han sido detectadas de manera confiable, [269] excepto quizás para TRAPPIST-1b y 1c por Bourrier et al. (2017). [200] [14]
  • Las atmósferas dominadas por agua, aunque sugeridas por algunas estimaciones de densidad, son improbables para los planetas porque se espera que sean inestables en las condiciones alrededor de TRAPPIST-1, especialmente al principio de la vida de la estrella. [211] Las propiedades espectrales de los planetas implican que no tienen una atmósfera libre de nubes y rica en agua. [270]
  • Las atmósferas dominadas por oxígeno pueden formarse cuando la radiación divide el agua en hidrógeno y oxígeno, y el hidrógeno escapa debido a su menor masa. La existencia de una atmósfera de este tipo y su masa dependen de la masa inicial del agua, de si el oxígeno es arrastrado fuera de la atmósfera por el hidrógeno que escapa y del estado de la superficie del planeta; una superficie parcialmente fundida podría absorber cantidades suficientes de oxígeno para eliminar una atmósfera. [271] [272]
  • Las atmósferas formadas por amoníaco y/o metano cerca de TRAPPIST-1 serían destruidas por la radiación de la estrella a un ritmo suficiente para eliminar rápidamente una atmósfera. La velocidad a la que se produce amoníaco o metano, posiblemente por organismos, tendría que ser considerablemente mayor que la de la Tierra para mantener una atmósfera de ese tipo. Es posible que el desarrollo de neblinas orgánicas a partir de la fotólisis del amoníaco o metano pudiera proteger a las moléculas restantes de la degradación causada por la radiación. [273] Ducrot et al. (2020) interpretaron los datos observacionales como que implican que es poco probable que haya atmósferas dominadas por metano alrededor de los planetas TRAPPIST-1. [274]
  • Las atmósferas dominadas por nitrógeno son particularmente inestables con respecto al escape atmosférico , especialmente en los planetas más interiores, aunque la presencia de CO 2 puede retardar la evaporación. [275] A menos que los planetas TRAPPIST-1 contuvieran inicialmente mucho más nitrógeno que la Tierra, es poco probable que hayan conservado tales atmósferas. [276]
  • Las atmósferas dominadas por CO 2 escapan lentamente porque el CO 2 irradia energía de manera efectiva y, por lo tanto, no alcanza fácilmente la velocidad de escape; sin embargo, en un planeta que gira sincrónicamente, el CO 2 puede congelarse en el lado nocturno, especialmente si no hay otros gases en la atmósfera. La descomposición del CO 2 causada por la radiación podría producir cantidades sustanciales de oxígeno, monóxido de carbono (CO) [214] y ozono [277] .

El modelo teórico de Krissansen-Totton y Fortney (2022) sugiere que los planetas interiores probablemente tengan atmósferas ricas en oxígeno y CO2, si es que las tienen. [ 278] Si los planetas tienen una atmósfera, la cantidad de precipitación, su forma y ubicación estarían determinadas por la presencia y posición de montañas y océanos, y el período de rotación. [279] Se espera que los planetas en la zona habitable tengan un régimen de circulación atmosférica similar a las regiones tropicales de la Tierra con temperaturas en gran medida uniformes. [280] Si los gases de efecto invernadero pueden acumularse en los planetas exteriores de TRAPPIST-1 en cantidades suficientes para calentarlos hasta el punto de fusión del agua es controvertido; en un planeta que gira sincrónicamente, el CO2 podría congelarse y precipitarse en el lado nocturno, y el amoníaco y el metano serían destruidos por la radiación XUV de TRAPPIST-1. [75] La congelación del dióxido de carbono solo puede ocurrir en los planetas más externos a menos que se cumplan condiciones especiales, y otros volátiles no se congelan. [281]

Estabilidad

ver subtítulo
Brillo observado de la estrella TRAPPIST-1, que muestra una gran variación en el brillo. El gráfico muestra caídas, que indican el tránsito de exoplanetas. Los planetas correspondientes a las caídas de brillo se representan a continuación con marcadores de diamante.

La emisión de radiación ultravioleta extrema (XUV) por parte de una estrella tiene una influencia importante en la estabilidad de las atmósferas de sus planetas, su composición y la habitabilidad de sus superficies. [281] Puede causar la eliminación continua de atmósferas de los planetas. [90] Se ha observado un escape atmosférico inducido por la radiación XUV en gigantes gaseosos. [282] Los enanos M emiten grandes cantidades de radiación XUV; [281] TRAPPIST-1 y el Sol emiten aproximadamente la misma cantidad de radiación XUV [az] y debido a que los planetas de TRAPPIST-1 están mucho más cerca de la estrella que los del Sol, reciben una irradiación mucho más intensa. [55] TRAPPIST-1 ha estado emitiendo radiación durante mucho más tiempo que el Sol . [284] El proceso de escape atmosférico se ha modelado principalmente en el contexto de atmósferas ricas en hidrógeno y se ha realizado poca investigación cuantitativa sobre las de otras composiciones, como agua y CO 2 . [265]

TRAPPIST-1 tiene una actividad estelar moderada a alta [ba] , [32] y esto puede ser otra dificultad para la persistencia de atmósferas y agua en los planetas: [27]

  • Los planetas enanos de la clase espectral M tienen llamaradas intensas; [281] TRAPPIST-1 promedia alrededor de 0,38 llamaradas por día [75] y de cuatro a seis superllamaradas [bb] por año. [287] Tales llamaradas tendrían solo pequeños impactos en las temperaturas atmosféricas, pero afectarían sustancialmente la estabilidad y la química de las atmósferas. [90] Según Samara, Patsourakos y Georgoulis (2021), es poco probable que los planetas TRAPPIST-1 puedan retener atmósferas contra eyecciones de masa coronal . [288]
  • El viento estelar de TRAPPIST-1 puede tener una presión 1.000 veces mayor que la del Sol en la órbita de la Tierra, lo que podría desestabilizar las atmósferas de los planetas de la estrella [289] hasta el planeta f. La presión empujaría el viento hacia las profundidades de las atmósferas, [213] facilitando la pérdida de agua y la evaporación de las atmósferas. [90] [241] El escape impulsado por el viento estelar en el Sistema Solar es en gran medida independiente de las propiedades planetarias como la masa, [290] en cambio, se escala con el flujo de masa del viento estelar que impacta el planeta. [291] El viento estelar de TRAPPIST-1 podría eliminar las atmósferas de sus planetas en una escala de tiempo de 100 millones a 10 mil millones de años. [292]
  • El calentamiento óhmico [bc] de la atmósfera de TRAPPIST-1e, f y g equivale a 5–15 veces el calentamiento de la radiación XUV; si el calor se absorbe eficazmente, podría desestabilizar las atmósferas. [294]

La historia de la estrella también influye en las atmósferas de sus planetas. [295] Inmediatamente después de su formación, TRAPPIST-1 habría estado en un estado previo a la secuencia principal , que puede haber durado entre cientos de millones [281] y dos mil millones de años. [251] Mientras estaba en este estado, habría sido considerablemente más brillante de lo que es hoy y la intensa irradiación de la estrella habría impactado las atmósferas de los planetas circundantes, vaporizando todos los volátiles comunes como el amoníaco, el CO 2 , el dióxido de azufre y el agua. [296] Por lo tanto, todos los planetas del sistema se habrían calentado hasta un efecto invernadero descontrolado [bd] durante al menos parte de su existencia. [281] La radiación XUV habría sido incluso mayor durante la etapa previa a la secuencia principal. [90]

Vida posible

Puede ser posible la existencia de vida en el sistema TRAPPIST-1, y algunos de los planetas de la estrella se consideran objetivos prometedores para su detección. [27] Sobre la base de la estabilidad atmosférica, TRAPPIST-1e es teóricamente el planeta con más probabilidades de albergar vida; la probabilidad de que así sea es considerablemente menor que la de la Tierra. Hay una serie de factores en juego: [297] [298]

  • Debido a las múltiples interacciones, se espera que los planetas TRAPPIST-1 tengan mareas intensas. [299] Si hay océanos presentes, [las] ​​mareas podrían: provocar inundaciones y desecaciones alternas de paisajes costeros, lo que desencadenaría reacciones químicas propicias para el desarrollo de la vida; [301] favorecer la evolución de ritmos biológicos como el ciclo día-noche que de otro modo no se desarrollarían en un planeta que rotara sincrónicamente; [302] mezclar océanos, suministrando y redistribuyendo así nutrientes; [303] y estimular expansiones periódicas de organismos marinos similares a las mareas rojas en la Tierra. [304]
  • Es posible que TRAPPIST-1 no produzca cantidades suficientes de radiación para la fotosíntesis como para sustentar una biosfera similar a la de la Tierra. [305] [306] [307] Mullan y Bais (2018) especularon que la radiación de las erupciones podría aumentar el potencial fotosintético de TRAPPIST-1, [308] pero según Lingam y Loeb (2019), el potencial aún sería pequeño. [309]
  • Debido a la proximidad de los planetas TRAPPIST-1, es posible que microorganismos encerrados en rocas arrancados [bf] de un planeta puedan llegar a otro planeta mientras aún son viables dentro de la roca, lo que permitiría que la vida se propague entre los planetas si se origina en uno. [310]
  • Un exceso de radiación UV de una estrella puede esterilizar la superficie de un planeta [112] [157] pero una cantidad demasiado baja puede impedir la formación de compuestos químicos que den origen a la vida. [14] [311] La producción inadecuada de radicales hidroxilo por la baja emisión de UV estelar puede permitir que gases como el monóxido de carbono, que son tóxicos para la vida superior, se acumulen en las atmósferas de los planetas. [312] Las posibilidades van desde que los flujos UV de TRAPPIST-1 sean poco probables que sean mucho mayores que los de la Tierra primitiva  –incluso en el caso de que las emisiones de radiación UV de TRAPPIST-1 sean altas [313]  – hasta que sean suficientes para esterilizar los planetas si no tienen atmósferas protectoras. [314] A partir de 2020 [actualizar]no está claro qué efecto predominaría alrededor de TRAPPIST-1, [251] aunque las observaciones con el telescopio espacial Kepler y los telescopios Evryscope indican que el flujo UV puede ser insuficiente para la formación de vida o su esterilización. [287]
  • Los planetas exteriores del sistema TRAPPIST-1 podrían albergar océanos subterráneos similares a los de Encélado y Europa en el Sistema Solar. [315] [115] La quimiolitotrofia , el crecimiento de organismos basado en compuestos reducidos no orgánicos , [316] podría sustentar la vida en dichos océanos. [144] Los océanos muy profundos pueden ser perjudiciales para el desarrollo de la vida. [317]
  • Algunos planetas del sistema TRAPPIST-1 pueden tener suficiente agua para sumergir completamente sus superficies. [318] Si es así, esto tendría efectos importantes en la posibilidad de desarrollo de vida en los planetas y en sus climas, [319] ya que la erosión disminuiría, privando a los océanos de nutrientes como el fósforo y potencialmente llevando a la acumulación de dióxido de carbono en sus atmósferas. [320]

En 2017, una búsqueda de tecnofirmas que indicarían la existencia de tecnología pasada o presente en el sistema TRAPPIST-1 encontró solo señales provenientes de la Tierra. [321] En menos de dos milenios, la Tierra estará transitando frente al Sol desde el punto de vista de TRAPPIST-1, lo que hará posible la detección de vida en la Tierra desde TRAPPIST-1. [322]

Recepción e importancia científica

Imagen GIF de una estrella pixelada
Imagen de Kepler de TRAPPIST-1

Reacción pública e impacto cultural

Salto planetario desde TRAPPIST-1e: votado como el mejor destino de vacaciones en una "zona habitable" a 12 parsecs de la Tierra
Afiche turístico ficticio TRAPPIST-1e elaborado por la NASA

El descubrimiento de los planetas TRAPPIST-1 atrajo una amplia atención en los principales periódicos del mundo, las redes sociales, la televisión en streaming y los sitios web. [323] [324] A partir de 2017 [actualizar], el descubrimiento de TRAPPIST-1 provocó el mayor tráfico web en un solo día al sitio web de la NASA. [325] La NASA inició una campaña pública en Twitter para encontrar nombres para los planetas, que generó respuestas de diversa gravedad, aunque los nombres de los planetas serán decididos por la Unión Astronómica Internacional . [326] La dinámica del sistema planetario TRAPPIST-1 se ha representado como música, como Trappist Transits de Tim Pyle , [327] el sencillo Trappist-1 (A Space Anthem) de in Isolation [328] y la obra para piano TRAPPIST-1 de Leah Asher . [329] El supuesto descubrimiento de una señal SOS de TRAPPIST-1 fue una broma del Día de los Inocentes por parte de los investigadores del Sistema Estereoscópico de Alta Energía en Namibia. [330] En 2018, Aldo Spadon creó una obra de arte digital llamada " El sistema planetario TRAPPIST-1 visto desde el espacio". [331] Se dedicó un sitio web al sistema TRAPPIST-1. [332]

Los exoplanetas aparecen a menudo en obras de ciencia ficción; libros, cómics y videojuegos han presentado el sistema TRAPPIST-1, siendo el primero The Terminator , un cuento del autor suizo Laurence Suhner publicado en la revista académica que anunció el descubrimiento del sistema. [333] Se organizó al menos una conferencia para reconocer obras de ficción que presentaran a TRAPPIST-1. [334] Los planetas se han utilizado como base de concursos de educación científica [335] y proyectos escolares. [336] [337] Existen sitios web que ofrecen planetas similares a TRAPPIST-1 como escenarios de simulaciones de realidad virtual , [338] como el "Exoplanet Travel Bureau" [339] y el "Exoplanets Excursion", ambos de la NASA. [340] La precisión científica ha sido un punto de discusión para tales representaciones culturales de los planetas TRAPPIST-1. [341]

Importancia científica

TRAPPIST-1 ha despertado un intenso interés científico. [342] Sus planetas son los exoplanetas más fáciles de estudiar dentro de la zona habitable de su estrella debido a su relativa cercanía, el pequeño tamaño de su estrella anfitriona y porque desde la perspectiva de la Tierra pasan frecuentemente frente a su estrella anfitriona. [33] Las futuras observaciones con observatorios espaciales e instalaciones terrestres pueden permitir una mayor comprensión de sus propiedades, como la densidad, las atmósferas y las biofirmas. [bg] Los planetas de TRAPPIST-1 [344] [345] se consideran un objetivo de observación importante para el telescopio espacial James Webb [bh] [342] y otros telescopios en construcción; [163] JWST comenzó a investigar los planetas de TRAPPIST-1 en 2023. [245] Junto con el descubrimiento de Proxima Centauri b, el descubrimiento de los planetas de TRAPPIST-1 y el hecho de que tres de los planetas estén dentro de la zona habitable ha llevado a un aumento de los estudios sobre la habitabilidad planetaria. [348] Los planetas se consideran prototípicos para la investigación sobre la habitabilidad de las enanas M. [349] La estrella ha sido objeto de estudios detallados [105] de sus diversos aspectos [350] incluyendo los posibles efectos de la vegetación en sus planetas; la posibilidad de detectar océanos en sus planetas usando la luz estelar reflejada en sus superficies; [351] posibles esfuerzos para terraformar sus planetas; [352] y las dificultades que cualquier habitante de los planetas encontraría al descubrir la ley de la gravitación [353] y con los viajes interestelares . [354]

El papel que desempeñó la financiación de la UE en el descubrimiento de TRAPPIST-1 se ha citado como un ejemplo de la importancia de los proyectos de la UE, [35] y la participación de un observatorio marroquí como una indicación del papel del mundo árabe en la ciencia. Los descubridores originales estaban afiliados a universidades de África, Europa y América del Norte, [355] y el descubrimiento de TRAPPIST-1 se considera un ejemplo de la importancia de la cooperación entre observatorios. [356] También es uno de los principales descubrimientos astronómicos de los observatorios chilenos. [357]

Exploración

TRAPPIST-1 está demasiado lejos de la Tierra para que los humanos puedan llegar a ella con la tecnología actual o prevista. [358] Los diseños de misiones espaciales que utilizan cohetes y asistencia gravitacional actuales necesitarían cientos de milenios para llegar a TRAPPIST-1; incluso una sonda interestelar teórica que viajara a la velocidad de la luz necesitaría décadas para llegar a la estrella. La propuesta especulativa Breakthrough Starshot para enviar pequeñas sondas no tripuladas aceleradas por láser necesitaría alrededor de dos siglos para llegar a TRAPPIST-1. [359]

Véase también

Notas

  1. ^ Un log( g ) de 2,992 para la Tierra indica que TRAPPIST-1 tiene una gravedad superficial aproximadamente 177 veces más fuerte que la de la Tierra.
  2. ^ Nombre interno de la estrella utilizado por el proyecto SPECULOOS , ya que este sistema planetario fue su primer descubrimiento.
  3. ^ Una enana roja es una estrella muy pequeña y fría. Son el tipo de estrella más común en la Vía Láctea . [15]
  4. ^ TRAPPIST es un telescopio de 60 centímetros (24 pulgadas) [11] destinado a ser un prototipo para el proyecto "Búsqueda de planetas habitables que eclipsan estrellas ultra frías" (SPECULOOS), que tiene como objetivo identificar planetas alrededor de estrellas cercanas y frías. [20] [21] TRAPPIST se utiliza para encontrar exoplanetas y se emplea preferentemente en estrellas más frías que 3000 K (2730 °C; 4940 °F). [22]
  5. ^ Cuando un planeta se mueve frente a su estrella, absorbe parte de la radiación de la estrella, que puede observarse a través de telescopios. [29]
  6. ^ El ecuador celeste es la proyección del ecuador hacia el cielo. [36]
  7. ^ Basado en mediciones de paralaje ; [1] el paralaje es la posición de un objeto celeste con respecto a otros objetos celestes para una posición dada de la Tierra. Puede utilizarse para inferir la distancia del objeto a la Tierra. [39]
  8. ^ El movimiento de la estrella en el cielo, en relación con las estrellas del fondo. [40]
  9. ^ Las enanas rojas incluyen el tipo espectral M y K. [42] Los tipos espectrales se utilizan para categorizar las estrellas por su temperatura. [43]
  10. ^ La temperatura efectiva es la temperatura que tendría un cuerpo negro que emitiera la misma cantidad de radiación. [49]
  11. ^ La fotosfera es una capa delgada en la superficie de una estrella, donde se produce la mayor parte de su luz. [51]
  12. ^ El ciclo solar es el período de 11 años de duración del Sol, durante el cual la emisión solar varía aproximadamente un 0,1%. [53]
  13. ^ Incluida la radiación Lyman-alfa [59]
  14. ^ La secuencia principal es la etapa más larga de la vida de una estrella, cuando está fusionando hidrógeno . [67]
  15. ^ Las fáculas son puntos brillantes en la fotosfera. [69]
  16. ^ Las llamaradas son presumiblemente fenómenos magnéticos que duran minutos u horas durante los cuales partes de la estrella emiten más radiación de lo habitual. [69] En el caso de TRAPPIST-1, las llamaradas alcanzan temperaturas de no más de 9.000 K (8.730 °C; 15.740 °F). [73]
  17. ^ A modo de comparación, un imán de refrigerador potente tiene una fuerza de unos 100 gauss y el campo magnético de la Tierra, de unos 0,5 gauss. [76]
  18. ^ La cromosfera es una capa exterior de una estrella. [69]
  19. ^ Una eyección de masa coronal es una erupción de material coronal hacia el exterior de una estrella. [69] [78]
  20. ^ Los exoplanetas se nombran en orden de descubrimiento como "b", "c", etc.; si se descubren varios planetas a la vez, se nombran en orden de período orbital creciente. [83] El término "TRAPPIST-1a" se utiliza para referirse a la estrella en sí. [84]
  21. ^ Una unidad astronómica (UA) es la distancia media entre la Tierra y el Sol. [88]
  22. ^ A modo de comparación, la órbita de la Tierra alrededor del Sol está inclinada unos 1,578 grados. [95]
  23. ^ Las órbitas de los dos planetas interiores pueden ser circulares; los demás podrían tener una pequeña excentricidad. [98]
  24. ^ Un volátil es un elemento o compuesto con un punto de ebullición bajo, como el amoníaco, el dióxido de carbono, el metano, el nitrógeno, el dióxido de azufre o el agua. [106]
  25. ^ La composición del manto de los planetas rocosos suele aproximarse a la de un silicato de magnesio. [110]
  26. ^ Una resonancia de Laplace es una resonancia orbital que consta de tres cuerpos, similares a las lunas galileanas Europa , Ganimedes e Ío alrededor de Júpiter. [121]
  27. ^ Donde un planeta, en lugar de ser una esfera simétrica, tiene un radio diferente para cada uno de los tres ejes principales. [127]
  28. ^ Esto hace que la mitad del planeta esté de cara perpetua a la estrella en un día permanente y la otra mitad esté de cara perpetua en dirección opuesta a la estrella en una noche permanente. [131]
  29. ^ La desgasificación es la liberación de gases, que pueden acabar formando una atmósfera, desde el manto o desde el magma. [135]
  30. ^ El criovulcanismo ocurre cuando vapor o agua líquida, o fluidos acuosos, entran en erupción en la superficie de un planeta que normalmente es demasiado frío para albergar agua líquida. [141]
  31. ^ Los respiraderos hidrotermales son fuentes termales que se encuentran bajo el agua y se plantea la hipótesis de que son lugares donde podría originarse la vida. [143]
  32. ^ Sin tener en cuenta la compresión gravitacional . [150]
  33. ^ Es decir, los planetas interiores nunca podrían cubrir todo el disco de TRAPPIST-1 desde el punto de vista de estos planetas. [85]
  34. ^ La zona habitable es la región alrededor de una estrella donde las temperaturas no son ni demasiado altas ni demasiado bajas para la existencia de agua líquida; también se la llama " zona de Ricitos de Oro ". [29] [75]
  35. ^ El límite de Roche es la distancia a la que un cuerpo es desgarrado por las mareas. [175]
  36. ^ El radio de Hill es la distancia máxima a la que la gravedad de un planeta puede retener una luna sin que la gravedad de la estrella la arranque. [176]
  37. ^ La inestabilidad de flujo es un proceso en el que las interacciones entre partículas sólidas y gaseosas hacen que estas últimas se agrupen formando filamentos. Estos filamentos pueden dar origen a los cuerpos precursores de los planetas. [190]
  38. ^ Según los criterios de la Unión Astronómica Internacional , un cuerpo debe limpiar su vecindad para ser calificado como planeta en el Sistema Solar. [204]
  39. ^ Sobre la base de las emisiones de radiación Lyman-alfa , TRAPPIST-1b puede estar perdiendo hidrógeno a un ritmo de4,6 × 10 7  g/s . [215]
  40. ^ Las nubes en el lado diurno que reflejan la luz de las estrellas podrían enfriar TRAPPIST-1d a temperaturas que permitan la presencia de agua líquida. [226]
  41. ^ El exoplaneta Proxima Centauri b reside en la zona habitable de la estrella más cercana al Sistema Solar. [232]
  42. ^ Los cuerpos oceánicos todavía pueden ser considerados como tales cuando están cubiertos de hielo. [238]
  43. ^ Resonancia orbital aproximada con TRAPPIST-1b
  44. ^ Resonancia orbital aproximada con el planeta interior
  45. ^ Temperatura superficial medida de 503 K (230 °C; 446 °F). [244]
  46. ^ Bourrier et al. (2017) interpretaron los datos de absorción UV del telescopio espacial Hubble como una implicación de que los planetas exteriores de TRAPPIST-1 todavía tienen atmósfera. [14]
  47. ^ Los modelos informáticos indican que la inexistencia de una atmósfera alrededor de TRAPPIST-1 b y c no implica la falta de la misma alrededor de los otros planetas. [246]
  48. ^ Los eventos de impacto también pueden eliminar atmósferas, pero una alta tasa de tal "erosión por impacto" implica una masa de meteoritos que no es compatible con las propiedades del sistema TRAPPIST-1. [253]
  49. ^ Un disco protoplanetario es un disco de materia que rodea a una estrella. Se cree que los planetas se forman en dichos discos. [254]
  50. ^ Un clatrato es un compuesto químico en el que un compuesto (o elemento químico), por ejemplo, el dióxido de carbono (o xenón), está atrapado dentro de un conjunto de moléculas en forma de jaula de otro compuesto. [262]
  51. ^ La exosfera es la región de la atmósfera donde la densidad es tan baja que los átomos o moléculas ya no colisionan. Se forma por escape atmosférico y la presencia de una exosfera rica en hidrógeno implica la presencia de agua. [267]
  52. ^ Diferentes fuentes estiman que TRAPPIST-1 emite tanto como el Sol en el mínimo solar , [14] la misma cantidad [251] o más que el Sol. [283]
  53. ^ La actividad estelar es la ocurrencia de cambios de luminosidad, principalmente en las bandas de rayos X, causados ​​por el campo magnético de una estrella. [285]
  54. ^ Llamaradas con una energía de más de 1 × 10 34 ergios (1,0 × 10 27  J). [286]
  55. ^ El calentamiento óhmico se produce cuando las corrientes eléctricas excitadas por el viento estelar fluyen a través de partes de la atmósfera, calentándola. [293]
  56. ^ En un invernadero descontrolado, toda el agua de un planeta está en forma de vapor. [296]
  57. ^ Los planetas que no tienen océanos también pueden estar sujetos al calentamiento (o flexión) de las mareas, lo que resulta en una deformación estructural. [300]
  58. ^ Por ejemplo, los impactos de meteoritos podrían desprender rocas de los planetas a una velocidad suficiente como para escapar de su gravedad. [310]
  59. ^ Las biofirmas son propiedades de un planeta que pueden detectarse desde lejos y que sugieren la existencia de vida, como los gases atmosféricos que se producen por procesos biológicos. [343]
  60. ^ En 2017, [actualizar]se encontraban entre los planetas más pequeños conocidos en los que el JWST podría detectar atmósferas. [346] Es posible que el JWST no tenga tiempo de detectar de manera confiable ciertas biofirmas como el metano y el ozono. [347]

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Lectura adicional

  • Arcand, Kimberly K.; Price, Sara R.; Watzke, Megan (2020). "Sosteniendo el cosmos en tu mano: desarrollo de conductos de impresión y modelado 3D para comunicaciones e investigación". Frontiers in Earth Science . 8 : 541. arXiv : 2012.02789 . Bibcode :2020FrEaS...8..541A. doi : 10.3389/feart.2020.590295 . ISSN  2296-6463.
  • Dzombeta, Krstinja; Percy, John (31 de octubre de 2019). Flare Stars: una breve reseña (informe).
  • Fauchez, Thomas J.; Turbet, Martín; Lobo, Eric T.; Boutle, Ian; Camino, Michael J.; Del Genio, Anthony D.; Mayne, Nathan J.; Tsigaridis, Konstantinos; Kopparapu, Ravi K.; Yang, junio; Olvídalo, Francisco; Mandell, Avi; Domagal Goldman, Shawn D. (21 de febrero de 2020). "Intercomparación de atmósfera habitable (THAI) de TRAPPIST-1: motivaciones y protocolo versión 1.0". Desarrollo de modelos geocientíficos . 13 (2): 707–716. arXiv : 2002.10950 . Código Bib : 2020GMD....13..707F. doi : 10.5194/gmd-13-707-2020 . ISSN  1991-959X. Número de identificación del sujeto  211296491.
Wikimedia Commons alberga una categoría multimedia sobre TRAPPIST-1 .
  • "Sitio web oficial del equipo de descubrimiento". TRAPPIST.one .
  • "Una enana ultrafría con planetas". ESOcast 83. Observatorio Europeo Austral.
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