Por primera vez, astrónomos midieron las temperaturas en los mundos Trappist-1b y 1c, situados a 40 años luz de la Tierra. Hallaron contrastes térmicos de casi 500 grados
Un nuevo estudio sugiere que Trappist-1b y Trappist-1c perdieron sus atmósferas por la intensa radiación de la estrella enana roja central
Fuente: infobae.com
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La exploración de planetas fuera del Sistema Solar ingresó en una nueva etapa gracias a un estudio internacional que consiguió mapear con precisión el clima de dos exoplanetas rocosos con masas parecidas a la de la Tierra.
El avance, publicado en la revista Nature Astronomy y realizado por equipos de las universidades suizas de Ginebra (UNIGE) y Berna (UNIBE), empleó el poder del Telescopio Espacial James Webb para medir la temperatura de las caras diurnas y nocturnas de Trappist-1b y Trappist-1c, dos de los siete planetas que orbitan alrededor de la estrella enana roja Trappist-1.
Los resultados sorprendieron a la comunidad científica por el nivel de detalle alcanzado y las implicancias sobre la capacidad de estos mundos para albergar vida.
Los investigadores confirmaron la ausencia de atmósfera en dos exoplanetas al observar un fuerte contraste de temperatura entre hemisferios
El sistema Trappist-1 se ubica a unos 40 años luz de la Tierra en la constelación de Acuario y se convirtió en un laboratorio natural para el estudio de planetas similares al nuestro. Trappist-1 es una enana roja, una categoría de estrella más pequeña y fría que el Sol, pero que constituye el 75% de las estrellas de la Vía Láctea.
Desde el descubrimiento del primer exoplaneta hace tres décadas, los astrónomos comprobaron que los planetas rocosos y de tamaño pequeño son los más comunes alrededor de este tipo de astros, lo que elevó el interés en la búsqueda de agua y vida más allá del Sistema Solar.
Los dos planetas estudiados, Trappist-1b y Trappist-1c, orbitan muy cerca de su estrella. Debido a la fuerza gravitacional que ejerce Trappist-1, ambos presentan una rotación sincronizada con su traslación, es decir, siempre muestran la misma cara hacia su estrella, como ocurre con la Luna respecto a la Tierra. Esto produce una situación climática extrema: en un hemisferio es siempre de día y en el otro siempre de noche.
El sistema Trappist-1 está formado por siete planetas y es considerado un laboratorio clave en la búsqueda de vida fuera del Sistema Solar (UNIGE)
Las mediciones realizadas con el James Webb determinaron que las temperaturas en el lado diurno de Trappist-1b se acercan a los 200 °C, mientras que en Trappist-1c la cifra ronda los 100 °C. Por el contrario, las caras nocturnas caen a menos de 200 grados bajo cero. La oscilación térmica total llega a casi 500 grados centígrados, lo que revela un clima radicalmente distinto al terrestre.
El contraste térmico observado fue clave para sacar conclusiones sobre la atmósfera de estos mundos. “La supervivencia de atmósferas secundarias densas alrededor de planetas rocosos templados que orbitan enanas rojas de baja masa sigue siendo una cuestión abierta importante. Aquí mostramos que las curvas de fase térmica de TRAPPIST-1 b y TRAPPIST-1 c, medidas con el Telescopio Espacial James Webb, son consistentes con superficies rocosas desnudas en lugar de atmósferas densas”, describieron los investigadores en el paper científico.
El comunicado de UNIGE remarcó que la ausencia de una atmósfera se deduce del enorme contraste de temperaturas: si existiera una capa gaseosa, permitiría la transferencia de energía desde el día hacia la noche y amortiguaría las diferencias térmicas.
El sistema planetario Trappist-1 tiene tres planetas en su zona habitable, mientras que nuestro sistema solo tiene uno (NASA/JPL-CALTECH)
Los datos aportados por el James Webb también permitieron una interpretación detallada del comportamiento térmico de cada planeta. Trappist-1b, el más cercano a la estrella, exhibe una alta temperatura de brillo en el lado diurno sin emisión significativa en el lado nocturno y sin desfase de fase. Los científicos señalaron que estas son “características indicativas de una superficie oscura y sin aire”.
Por su parte, “TRAPPIST-1 c muestra un lado diurno más frío y un lado nocturno igualmente frío, consistente con una atmósfera tenue y rica en oxígeno o una superficie igualmente sin aire y más reflectante”, agregaron los autores.
La posibilidad de una tenue atmósfera rica en oxígeno aún está bajo investigación, aunque la hipótesis más fuerte se inclina por la falta de aire.
El James Webb, un nuevo mapa para la astrofísica
El telescopio James Webb permitió medir diferencias térmicas de casi 500 grados entre la cara diurna y nocturna de exoplanetas rocosos (UNIGE)
El uso del telescopio espacial James Webb fue fundamental para este avance. Su capacidad para detectar variaciones ínfimas de luz infrarroja permitió a los astrónomos medir la radiación térmica que emiten las superficies de los exoplanetas con una precisión sin precedentes. Hasta ahora, la mayoría de los estudios sobre climas exoplanetarios se concentraban en gigantes gaseosos, pero la potencia del Webb abrió la puerta a analizar mundos rocosos y pequeños, similares en masa a la Tierra.
La metodología consistió en analizar las curvas de luz emitida por los planetas durante su órbita. Cuando un exoplaneta pasa por detrás de su estrella, el telescopio puede comparar la luz total del sistema antes y después del tránsito, aislando así la contribución del planeta.
De este modo, los científicos lograron cartografiar la distribución térmica en los hemisferios diurnos y nocturnos de Trappist-1b y 1c. El nivel de precisión alcanzado permitió identificar diferencias de temperatura de decenas de grados, algo impensable hace apenas unos años.
Trappist-1b y Trappist-1c presentan temperaturas en el lado diurno entre 100 y 200 grados y menos de 200 grados bajo cero en el nocturno (NASA)
La ausencia de atmósfera en ambos planetas implica que cualquier energía recibida de la estrella se irradia rápidamente al espacio desde la superficie expuesta, sin posibilidad de retener calor.
En la Tierra, la atmósfera cumple la función de redistribuir la energía, suavizando las diferencias entre el día y la noche. Sin ese colchón gaseoso, los exoplanetas quedan sujetos a condiciones extremas que probablemente impidan el desarrollo de vida tal como se conoce.
Las enanas rojas, a pesar de ser más frías que el Sol, emiten ráfagas intensas de radiación y partículas, lo que puede erosionar o destruir las atmósferas planetarias a lo largo del tiempo.
Imagen de un artista proporcionada de NASA/JPL-Caltech de cómo podría ser la superficie del exoplaneta TRAPPIST-1f, según datos disponibles sobre su diámetro, masa y distancia de la estrella que orbita. (NASA/JPL-Caltech vía AP)
El estudio también aportó información sobre la evolución histórica de los planetas. Los expertos de UNIGE y UNIBE señalaron que Trappist-1b y 1c pudieron haber tenido atmósferas en el pasado, pero que estas se perdieron debido a la intensa actividad de su estrella.
Las eyecciones de materia y energía, similares a lo que ocurre en el Sol pero en mayor magnitud, pueden arrancar moléculas de la atmósfera y enviarlas al espacio. El caso de Mercurio, en el Sistema Solar, se presenta como un ejemplo cercano: es el planeta más próximo al Sol y perdió su atmósfera hace mucho tiempo, a diferencia de Venus y la Tierra, que aún conservan la suya.
Nuevas pistas sobre la habitabilidad en Trappist-1
Aquí se muestran tres posibles interiores de los exoplanetas TRAPPIST-1. Cuanto más precisamente conozcan los científicos la densidad de un planeta, más podrán reducir el rango de posibles interiores de ese planeta.
(NASA/JPL/Caltech)
El descubrimiento de la ausencia de atmósfera en los planetas interiores de Trappist-1 no significa el fin de la búsqueda de vida en este sistema. Los investigadores ahora concentran sus esfuerzos en Trappist-1e, un planeta más alejado de la estrella que se encuentra en la llamada “zona habitable”, es decir, la región donde las condiciones permiten la presencia de agua líquida.
“Nuestros modelos teóricos muestran que los planetas más externos del sistema pueden poseer una atmósfera a pesar de la ausencia de una en los dos interiores”, explicó la profesora del Departamento de Astronomía de UNIGE Emeline Bolmont. Esto se debe a que la radiación estelar disminuye con la distancia, lo que podría permitir que los planetas alejados conserven su capa gaseosa.
La profesora Bolmont agregó: “Al menos tres planetas están situados en la zona habitable en torno a la estrella”. Este resultado resulta especialmente relevante porque demuestra que la diversidad de condiciones dentro de un mismo sistema planetario puede ser grande. Así, aunque los planetas cercanos a la estrella pierdan sus atmósferas, otros más distantes pueden retenerlas y ofrecer entornos más benignos para el desarrollo de procesos químicos complejos, incluso la vida.
Trappist-1b muestra una superficie oscura y sin aire mientras Trappist-1c presenta signos de posible atmósfera tenue rica en oxígeno (UNIGE)
El sistema Trappist-1 se convirtió en una referencia en la búsqueda de vida fuera del Sistema Solar. Su descubrimiento hace diez años marcó el inicio de una nueva etapa para la astrofísica, al comprobarse que los planetas rocosos de tamaño terrestre son comunes alrededor de las enanas rojas.
La investigación sobre sus condiciones climáticas, composición y potencial para albergar agua o vida continúa. El equipo internacional que lideró este avance planea nuevas observaciones con el James Webb y otros telescopios de próxima generación, centrando su atención en los planetas situados en la zona habitable.
El estudio publicado en Nature Astronomy representa un punto de inflexión en la exploración de exoplanetas. Gracias a las capacidades del James Webb y la colaboración internacional, fue posible trazar un mapa térmico preciso de mundos a decenas de años luz de distancia y abrir nuevas líneas de investigación sobre la evolución de atmósferas, la influencia de la radiación estelar y las condiciones necesarias para la vida.
La investigación internacional utilizó curvas de luz para cartografiar el clima de exoplanetas a cuarenta años luz de la Tierra (UNIBE)
La astrofísica cuenta ahora con una herramienta poderosa para responder una de las grandes preguntas de la humanidad: cuán comunes son los mundos habitables fuera de nuestro Sistema Solar.
La investigación sigue abierta y los astrónomos trabajan para extender estas técnicas a otros sistemas planetarios. El futuro de la exploración exoplanetaria se anticipa dinámico, con la expectativa de descubrir nuevas sorpresas sobre la diversidad y el clima de los mundos que orbitan otras estrellas.
