Descubrimiento de 7 planetas del tamaño de la Tierra que orbitan alrededor de la estrella TRAPENSE-1

Lo que el equipo descubrió

La mayoría de los planetas extrasolares (planetas que orbitan otras estrellas) se encuentran por medio de los tránsitos. Si nos ponemos cerca del plano orbital de un planeta extrasolar, el planeta transitará una vez cada órbita, o pasará enfrente de su estrella. A medida que el planeta transita, bloqueará una pequeña porción de la luz de la estrella. Si los astrónomos miden con precisión el brillo de la estrella durante un tránsito, pueden detectar la existencia del planeta. El estudio detallado de los datos revela el diámetro del planeta.

En 2015, un equipo de investigación descubrió tres planetas del tamaño de la Tierra orbitando esta estrella, utilizando el observatorio robótico TRAPENSE (El Telescopio Pequeño para Planetas y Planetesimales en Tránsito) en Chile (obviamente, la estrella apenas visible sin este observatorio y casi indistinguible, que aloja a los siete planetas obtiene su nombre de este telescopio, aunque la estrella también se conoce con el nombre de 2MASS J23062929-0502285). Las observaciones de seguimiento utilizando el TRAPENSE, otros telescopios basados en la tierra, y el telescopio espacial Spitzer, dieron como resultado el descubrimiento de cuatro planetas adicionales y constriñeron las propiedades de los siete planetas. Los planetas extrasolares se nombran añadiendo letras en latín en minúscula a los nombres de las estrellas que orbitan, empezando con la letra b, y continuando secuencialmente en el orden del descubrimiento. En el caso de los siete planetas que orbitan la TRAPENSE-1, casualmente los planetas fueron descubiertos en orden a la distancia creciente desde la estrella. Por lo tanto, el planeta más interno es TRAPENSE-1b, y el planeta más exterior es TRAPENSE-1h. De ahora en adelante, me referiré a estos planetas sólo por sus letras.

En la Zona

Los siete planetas son similares en tamaño a la tierra. El más pequeño, h, tiene el 75.5 % del diámetro de la Tierra, mientras que el más grande, g, tiene el 112.7 % del diámetro de la Tierra. Que tengan un tamaño similar al de la Tierra es importante en la búsqueda de planetas donde podría existir vida. Si un planeta es demasiado pequeño (como lo es Mercurio), carecerá de suficiente gravedad como para aferrarse a una atmósfera. Por otro lado, si un planeta es demasiado grande (como lo es Júpiter), su gravedad será demasiado fuerte, y se aferran a los gases equivocadas. Por lo tanto, estos siete planetas parecen prometedores. Sin embargo, tener el tamaño adecuado no garantiza un ambiente adecuado para la vida.

Además, tener el tamaño adecuado no es suficiente en sí mismo. Por ejemplo, si la Tierra estuviera mucho más cerca del Sol, la Tierra sería demasiado caliente para que existiera agua líquida. Pero, si la tierra estuviera mucho más lejos del Sol, sería demasiado fría para que existiera agua líquida. Los científicos pueden calcular la región alrededor de una estrella (la zona habitable), donde podría existir agua líquida en la superficie de un planeta. Sin embargo, este cálculo depende de la suposición de que hay una atmósfera como la de la tierra. Si la atmósfera de un planeta es significativamente diferente, la zona habitable real sería diferente, y tal vez ni haya una zona habitable en absoluto. ¿Cuáles son las atmósferas en estos siete planetas? No sabemos, pero podemos hacer algunas estimaciones.

Estas estimaciones dependen de las composiciones de los planetas, pero tampoco las sabemos. Sin embargo, si conocemos la masa y el tamaño de un planeta, podemos determinar su densidad, de la que podemos deducir su composición. Las observaciones realizadas del tránsito normalmente no revelan la masa de un planeta extrasolar, pero en este caso, hay un efecto sutil que podemos usar para inferir la masa. Los seis planetas más interiores tienen resonancias orbitales. Esto significa que las proporciones de sus períodos orbitales son proporciones de números enteros. Por ejemplo, cada vez que el planeta b orbita ocho veces, el planeta c orbita alrededor de cinco veces. Cada vez que el planeta c orbita cinco veces, el planeta d orbita tres veces. Las resonancias probablemente son el resultado de interacciones gravitacionales.

Incertidumbres

Por otra parte, las observaciones mostraron variaciones en los tiempos de tránsito (TTV, por variaciones del tiempo de tránsito en inglés). Las TTV, sin duda, se deben a otras interacciones gravitacionales entre los planetas, lo que nos permite estimar las masas de los seis planetas que están más en el interior. Estas masas son mucho más inciertas que los diámetros de los planetas. Al combinar los diámetros y las masas inferidas, podemos estimar las densidades de los seis planetas que están más en el interior. Las densidades son muy similares a las de la Tierra. El menos denso, el planeta f, tiene una densidad del 60 % de la de la Tierra, mientras que el más denso, el planeta c, tiene una densidad de 117 % de la de la Tierra. Estas densidades son similares a las densidades de los planetas terrestres, los cuatro planetas más al interior de nuestro sistema solar. Sin embargo, tenga en cuenta que hay mucha incertidumbre en estos valores, y por lo tanto es posible que al menos cuatro de los seis planetas que orbitan más al interior podrían tener la composición de los planetas jovianos (los cuatro planetas exteriores de nuestro sistema solar). Si esos planetas tienen una composición joviana, es extremadamente improbable que tengan condiciones como las de la Tierra.

ES PREMATURO CONCLUIR QUE CUALQUIERA DE ESTOS PLANETAS, A PESAR DE ESTAR EN LA ZONA HABITABLE, SEAN PROPICIOS PARA LA VIDA.

El equipo encontró que tres de los siete planetas, e, f y g, se encuentran en la zona habitable de su estrella. El planeta f tiene la menor incertidumbre en su densidad, pero también tiene la densidad más baja, 60 % de la de la Tierra. No está claro si este planeta tiene suficiente gravedad para mantener una atmósfera adecuada para la vida. Las masas y densidades de los otros dos planetas tienen incertidumbres mucho más altas, por lo que no está claro si tienen la composición adecuada. En efecto, mientras que los relatos en las noticias no informaron sobre esto, los autores del estudio estaban conscientes de estas advertencias. Llegaron a la conclusión de que los seis planetas probablemente se formaron más lejos de la estrella y luego migraron hacia ella. Los astrónomos esperan que los planetas que se forman lejos de una estrella serán ricos en sustancias volátiles, los elementos muy ligeros (como los planetas jovianos). Los autores del estudio escribieron:

Las composiciones de los planetas deben reflejar su zona de formación, por lo que este escenario predice que los planetas deben ser ricos en sustancias volátiles y tienen densidades inferiores a la de la Tierra, muy de acuerdo con nuestros resultados preliminares para el planeta f.

A pesar de esta advertencia, los investigadores también escribieron:

Deducimos que los planetas e, f y g, podrían albergar océanos de agua en su superficie, asumiendo que tienen atmósferas similares a la de la Tierra.

Sin embargo, es muy dudoso que el planeta f tenga una atmósfera similar a la de la Tierra, y es dudoso que los otros dos también las tengan. Por lo tanto, es prematuro concluir que cualquiera de estos planetas, a pesar de estar en la zona habitable, sean propicios para la vida.

Otros problemas

Lo que tampoco reportaron en los relatos de las noticias es que el equipo de investigación espera que los siete planetas estén sincronizados por las mareas. Esto significa que los planetas rotan y giran, probablemente, a un mismo ritmo de manera que cada planeta mantiene un lado frente a la estrella a medida que orbitan. Esto es debido a las mareas que produce la estrella en los planetas. Algo similar ocurre con los satélites naturales, o lunas, que orbitan los planetas del sistema solar. Claramente, esta no es una buena situación. Las temperaturas en los lados de día de estos planetas probablemente sean muy calientes, mientras que las temperaturas por la noche son muy frías. La vida probablemente sería posible sólo en una zona relativamente estrecha en el medio en cada planeta. Sin embargo, es probable que las condiciones extremas, como los vientos fuertes, prevalezcan en estas regiones.

Sin mencionarse en muchos de estos tipos de estudios que anuncian descubrimientos de planetas similares a la Tierra es una discusión de qué tipos de estrellas orbitan estos planetas, y este último anuncio no es una excepción. La mayor parte de los supuestos planetas similares a la Tierra orbitan estrellas enanas M. Las estrellas enanas M con frecuencia son estrellas variables, lo que significa que su luz varía. El sol parece ser muy estable, pero con toda la preocupación por el cambio climático, debería ser obvio que incluso los cambios pequeños en la luminosidad de una estrella serían perjudiciales para la vida en un planeta en órbita. Aun más preocupante es la manera en que muchas estrellas enanas M varían. A menudo es a través de fulguraciones muy energéticas en sus superficies. El sol tiene fulguraciones de vez en cuando, pero las fulguraciones de las estrellas enanas M puede ser mucho más potentes y más numerosas que las fulguraciones solares. La mayoría de los supuestos planetas similares a la Tierra orbitan mucho más cerca de sus estrellas que lo que la tierra orbita alrededor del sol. En consecuencia, una fulguración en una estrella enana M tendría mucho más impacto en cualquier planeta cercano que orbitara a su alrededor. Suponga que se produce una fulguración en la TRAPENSE-1 que es comparable a una fulguración solar y que se dirige hacia uno de los planetas. Debido a que está mucho más cerca de su estrella, los efectos serían de 500 a 1,000 veces mayor que una fulguración solar similar dirigida hacia la Tierra. Yo no pude encontrar ninguna información sobre la naturaleza variable de la TRAPENSE-1, así que no estoy seguro de si esta estrella es una variable. Dada su extrema debilidad, es probable que todavía no sepamos si la TRAPENSE-1 es una estrella variable.

Conclusión

Ha habido muchos planetas extrasolares promocionados como "parecido a la Tierra". Como siempre es el caso, los detalles indican que la conclusión es mucho menos certera que lo que la mayoría de la gente piensa. Este es el caso del anuncio más reciente de tres planetas similares a la Tierra que orbitan la TRAPENSE-1. Varias suposiciones deben ser verdaderas sobre cualquiera de estos planetas para que sean verdaderamente parecidos a la Tierra, y hay razones para creer que, como los demás, hay mucho menos aquí de lo que se pensaba. Por lo que sabemos a ciencia cierta, no hay planetas similares a la Tierra.

Hubo un resultado muy interesante en el material adjunto siguiendo el informe. Teniendo en cuenta las interacciones gravitacionales entre los planetas, el equipo de investigación estudió la estabilidad a largo plazo del sistema planetario. Numerosas simulaciones revelaron que el sistema probablemente se destruiría dentro de medio millón de años. Un análisis diferente indica una probabilidad del 25 % que el sistema planetario se destruiría dentro de un millón de años, y sólo un 8.1 % de probabilidad de que sobreviva mil millones de años. De acuerdo con el marco de tiempo evolutivo, se necesitó tres mil millones de años para que se desarrollara la vida superior en la Tierra, por lo que estos resultados son un problema serio para la posibilidad de vida en los planetas que orbitan a TRAPENSE-1. No hay que preocuparse, los autores del estudio concluyeron con que estos cálculos deben estar equivocado, porque escribieron:

El sistema claramente existe, y es poco probable que estamos observándolo justo antes de su interrupción catastrófica, por lo que es probable se mantenga estable durante un largo tiempo.

O tal vez sea evidencia de que este sistema no sea muy antiguo en lo absoluto.