El sistema planetario TRAPPIST-1 es uno de los más fascinantes que conocemos. Cuenta con siete exoplanetas —denominados b, c, d, e, f, g y h, en este caso en orden de lejanía de su estrella— que se descubrieron en 2017 y causaron sensación al saberse que al menos cuatro de ellos —d, e, f y g— están en la zona habitable de su estrella. Al ser un sistema tremendamente compacto —no es mucho mayor que la órbita de Calisto alrededor de Júpiter— que se halla alrededor de una pequeña enana roja, es un candidato ideal para ser estudiado por la nueva generación de telescopios en busca de indicios de atmósfera y biomarcadores a través de espectroscopía de transmisión. Sobre todo en el infrarrojo, la región del espectro observada por el telescopio espacial James Webb (JWST). Y dicho y hecho: el JWST ha logrado medir la temperatura del planeta más interno y caliente, TRAPPIST-1 b. Las malas noticias es que parece no tener atmósfera.
¿Cómo lo sabemos? Pues porque el instrumento europeo MIRI del JWST ha medido la temperatura del lado diurno de TRAPPIST-1 b al observar en infrarrojo medio y parece que ronda los 500 K (227 ºC). O sea, incompatible con la vida, aunque más frío que el lado diurno de Mercurio. Para ello, el telescopio observó entre noviembre y diciembre de 2022 el sistema durante cinco eclipses secundarios de TRAPPIST-1 b, que es cuando el planeta pasa por detrás de la estrella (el eclipse primario es cuando pasa por delante). MIRI midió la intensidad de la radiación infrarroja emitida por la estrella y la cara iluminada del planeta de forma conjunta y luego solamente la emitida por la estrella a lo largo de los cinco eclipses. Restando ambas intensidades, podemos calcular la temperatura del lado diurno del exoplaneta. La tarea no es sencilla porque la diferencia de brillo del sistema durante un eclipse secundario es de apenas 0,1% (la estrella es unas mil veces más brillante que el planeta), pero MIRI es capaz de detectar cambios de hasta el 0,027%. MIRI realizó las observaciones en el rango de 13,5 a 16,6 micras, aunque también se repitieron con un filtro de 12,8 micras para confirmar los resultados.
¿Y qué tiene que ver esto con la presencia o no de una atmósfera? La razón es que si TRAPPIST-1 b tuviese una atmósfera relativamente densa alrededor, su temperatura sería inferior al existir transporte de calor entre el lado diurno y lado nocturno. Dependiendo de la densidad y composición de la atmósfera y de si TRAPPIST-1 b sufre acoplamiento de marea o no, la temperatura será diferente, pero los modelos están de acuerdo en que debería ser unos 100 ºC inferior a la detectada. Es importante recordar que ya sabíamos que TRAPPIST-1 b no estaba en la zona habitable —como tampoco lo están TRAPPIST-1 c o TRAPPIST-1 h—, por lo cual su temperatura tenía que ser elevada. Pero no estábamos seguros de si existía una atmósfera a su alrededor o no. Las observaciones con el Hubble y el Spitzer únicamente permitieron descartar la presencia de una «atmósfera hinchada», pero no se podía excluir la presencia de una atmósfera más compacta y densa. Ahora sí (por supuesto, sí que podría tener una atmósfera muy poco densa).
Puede que este resultado negativo y, al mismo tiempo, esperado, no sea muy espectacular, pero no olvidemos que estamos midiendo la temperatura de un planeta rocoso situado a 39 años luz de distancia. De hecho, se trata del exoplaneta más pequeño y frío del cual hemos podido medir su temperatura (hasta ahora se había medido, sobre todo, la temperatura de júpiteres calientes, exoplanetas muy grandes y muy calientes). Naturalmente, lo que todo el mundo está esperando es el análisis del JWST de los planetas potencialmente habitables (TRAPPIST-1 d, e, f y g) para saber si tienen atmósfera y buscar biomarcadores en ellos. Pero no será fácil. Dependiendo de la densidad, composición y presencia de nubes, puede llevar entre un par de tránsitos o más de 30 averiguar si hay una atmósfera alrededor de estos mundos. La detección de posibles biomarcadores será todavía más compleja. Por ejemplo, se estima que para detectar oxígeno (si es que lo hay) en la atmósfera de algunos de estos planetas se necesitarán más de cien tránsitos. A cambio, la detección de dióxido de carbono o metano puede requerir muchos menos, del orden de diez. La cantidad de tránsitos también dependerá de la distancia a la estrella. Por ejemplo, para detectar agua en la atmósfera de TRAPPIST-1e se requerirán unos 50 tránsitos, suponiendo que no haya nubes, porque si las hay pueden llegar a ser más de mil. En este mismo planeta, se necesitarían cerca de 300 tránsitos para detectar oxígeno.
Sin duda, la detección de posibles atmósferas o biomarcadores en los planetas de TRAPPIST-1 será un proceso largo y tedioso, pero ya hemos dado el primer paso. Y, como decíamos, debemos quedarnos con el logro asombroso que supone haber logrado medir la temperatura de un mundo rocoso del tamaño de la Tierra a 39 años luz de distancia.
Referencias:
- https://www.nature.com/articles/s41586-023-05951-7
- https://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Webb/Webb_measures_the_temperature_of_a_rocky_exoplanet
- https://www.nasa.gov/feature/goddard/2023/nasa-s-webb-measures-the-temperature-of-a-rocky-exoplanet
Estoy ansioso de que encontremos el planeta gemelo de la tierra. Pero quizás aún no tenemos las herramientas para encontrar planetas en soles como el nuestro y habrá que esperar quizás a una nueva generación de telescopios o quizás tener suerte.
Ahora mismo la tecnología actual va enfocado a cantidad, más que calidad en los planetas a analizar. Y las que más cantidad son estrellas enanas donde la órbita es de unos pocos días, hay tendencia a fijación por marea, y más sensibles a fulguraciones (y con más fulguraciones por parte de la estrella) y además quizás la banda de ‘aguabilidad’ o zona habitable es más estrecha que en sus hermanas mayores como nuestro sol.
No veo plenamente honesto los anuncios de planetas descubiertos y la coletilla de si se parece o no a la tierra, en estrellas pequeñas, sin aclarar que estamos buscando en ejemplos que no se parecen a la relación tierra-sol.
Creo que miramos las estrellas pequeñas porque son las más abundantes, no porque pensemos que realmente son las más propicias para encontrar el gemelo de la tierra.
Sé que me repito y pido disculpas por ello. Bueno … voy a por la pastilla y volveré con más sentido común.
Puf…
Creo que tienes un par de errores de concepto importantes.
1) La comunidad de astrónomos no es una entidad jerarquizada y organizada, con un propósito claro. Ni siquiera es así para la comunidad de astrónomos de exoplanetas. Lo que hay es una gran variedad de entidades u organizaciones y dentro de ellas una gran variedad de personas con una gran variedad de intereses científicos y personales. Sí, habrá gente cuyo propósito fundamental es descubrir un gemelo terrestre. Pero mientras lo consigue o no, se contentan con buscar los planetas que pueden con los medios a su alcance. Peor aún, hay gente que pasa de los gemelos terrestres y su interés es descubrir planetas gemelos de Júpiter, por decir algo. Porque quieren comparar esos exoplanetas con nuestro Júpiter. O porque la vida científica les ha abocado a ello, le han cogido el gustillo, se han especializado y resulta que se dedican fundamentalmente a eso. Y otros lo que buscan es detectar planetas en enanas rojas, como sucedió en el caso de TRAPPIST-1. Con TRAPPIST-1 lo que tuvimos fue una gente de la Universidad de Lieja en Bélgica que con un pequeño telescopio se dedicó a buscar planetas en un buen montón de enanas rojas, entre otras cosas. ¿por qué? pues porque sí, porque se podía hacer, entraba en su presupuesto y la recompensa era encontrar un sistema planetario fantástico, como fue este de TRAPPIST-1.
https://en.wikipedia.org/wiki/TRAPPIST
2) Los astrónomos tienden a explorar lo inexplorado, en parte por lo ya comentado de falta de jerarquía última y porque no se quiere dejar nada sin medir o explorar. Por ejemplo, si tienes mil sistemas estelares a menos de 50 años luz, con estrellas de todo tipo y condición, lo que tienes que tener claro es que, dado el tiempo suficiente, TODAS esas estrellas van a ser estudiadas, sin excepción (que es lo que está ocurriendo). Sin importar el tipo de planeta que tengan o el tipo de estrellas de que se trate. Todas.
3) No hay una única técnica para buscar exoplanetas. Existen varias formas diferentes, cada una con sus fortalezas y debilidades, con sus diferentes sensibilidades a determinados planetas en función además de cómo sean sus estrellas y los propios planetas. Pero, al final, lo que se hace es usar todas las técnicas disponibles para ir completando el puzzle de cada sistema planetario. Cada cierto tiempo más o menos alguien dice, «oye, que si hacemos este otro instrumento así podemos buscar mejor este tipo de planetas en este tipo de estrellas». O de otra manera, «tenemos una carencia para encontrar tal tipo de planetas y necesitamos pasta para desarrollar el instrumento definitivo que nos ayudará a completar esos huecos de conocimiento y además es relativamente asequible». Y se hace. O no, porque no es asequible y todavía no toca pero sí se puede hacer algo intermedio, pero que supone un avance.
4) No hay «saltos» en los tipos de planetas sino que es un continuo. Así que, a medida que mejoras una determinada técnica, incluso aunque tu objetivo sea descubrir planetas de tipo X, como subproducto vas a obtener la detección de un montón más de planetas de tipo Y, que quizá no son los que buscabas pero a a nadie le amarga un dulce y además sirven para completar el puzzle por que lo mismo donde hay un planeta Y resulta que ya no va a haber X y tienes que irte a otra estrella a buscar más Xs. Por ejemplo. Peor aún, resulta que tu instrumento, que estaba pensado para descubrir planetas de tipo X en estrellas de tipo J resulta que también resulta cojonudo para encontrar planetas de tipo Z en estrellas de tipo P. Así que algún friki llega y dice «oye, mamón, déjame tu instrumento que voy a buscar Zs en estrellas P». Y te jorobas y le tienes que dar tiempo para que estudie eso, sobre todo si no había nadie estudiándolo antes y el friki se quiere poner la medallita de haber sido el primero en descubrir una Z en una P.
En definitiva, lo que hay es una superposición de entidades y de intereses, de técnicas y capacidades y a la vez un intento de no dejarte nada sin estudiar o sin estudiar de determinada manera. Y de ahí, con el paso del tiempo, pues van surgiendo los resultados de lo más variopinto, claro está (a diario hay varias noticias sobre exoplanetas, mucho más de lo que nadie puede abarcar, ni si se dedicara completamente a eso)
Vaya charla te he metido… jaja.
Hola Daniel! et al. ¿Cómo está eso de la atmósfera sin nubes exactamente? ¿Qué quieres decir?, que si está cubierto de nubes es más difícil de caracterizar o que simplemente si hay alguna nube ya se hace más difícil. Porque entiendo que lo normal si hay atmósfera, es que haya nubes, como bueno, de ejemplo solo tenemos el sistema solar, pero en principio hasta Marte tiene nubes de vez en cuando y mira que la atmósfera es fina… ¿nos vamos a tener que esperar probablemente entonces a los mil tránsitos?
Saludos!
Muy buena entrada. Ahora a analizar los restantes!