El telescopio espacial James Webb ha detectado indicios que sugieren que TRAPPIST-1 e, un planeta rocoso situado en la zona habitable de su estrella, podría poseer una atmósfera. Este descubrimiento abre perspectivas emocionantes en la búsqueda de mundos potencialmente habitables más allá de nuestro Sistema Solar.
El planeta TRAPPIST-1 e orbita alrededor de una estrella enana roja, mucho más pequeña y fría que nuestro Sol. Estas estrellas particulares, cuya temperatura ronda los 2500 grados Celsius frente a los 5600 de nuestra estrella, ofrecen condiciones particulares para la búsqueda de exoplanetas. Su zona habitable, esa región donde el agua podría existir en estado líquido, se encuentra mucho más cerca de la estrella que en nuestro propio sistema. Un año en estos mundos dura solo unos pocos días, lo que facilita considerablemente su observación por los astrónomos.
Representación artística del sistema TRAPPIST-1, el sistema estelar más estudiado aparte del nuestro.
Crédito: NASA, ESA, CSA, STScI, Joseph Olmsted (STScI) El método de detección utilizado, llamado método de tránsitos, consiste en medir la ligera disminución de luminosidad de una estrella cuando un planeta pasa frente a ella. Esta técnica permite no solo detectar los planetas, sino también analizar su atmósfera potencial. Durante este paso, la luz estelar atraviesa las capas atmosféricas, y ciertos gases absorben longitudes de onda específicas, creando una firma química identificable. Las enanas rojas, debido a su pequeño tamaño, amplifican este fenómeno, haciendo que la detección atmosférica sea más accesible.
El análisis de los datos representó un trabajo técnico considerable. El equipo científico tuvo que enfrentarse a lo que se llama contaminación estelar, causada por regiones activas similares a las manchas solares en la superficie de TRAPPIST-1. Este ruido parásito requirió más de un año de procesamiento minucioso para distinguir la señal proveniente verdaderamente del planeta. Las observaciones actuales vislumbran que TRAPPIST-1 e podría poseer una atmósfera rica en moléculas pesadas.
La confirmación definitiva debería producirse para 2025 gracias a nuevas observaciones programadas. Los astrónomos utilizan una estrategia ingeniosa observando sucesivamente los tránsitos de TRAPPIST-1 b, un planeta sin atmósfera confirmada, y los de TRAPPIST-1 e. Este método comparativo permitirá caracterizar mejor las variaciones estelares y aislar con precisión la firma atmosférica del planeta objetivo. Estas investigaciones podrían revolucionar nuestra comprensión de los planetas rocosos en nuestra galaxia.
Si se confirma la presencia de una atmósfera, los próximos pasos consistirán en determinar su composición exacta, en particular la presencia de gases de efecto invernadero como el dióxido de carbono o el metano. Estos elementos son esenciales para mantener temperaturas compatibles con el agua líquida en superficie. La comunidad científica espera con impaciencia estos resultados que podrían marcar una etapa histórica en la búsqueda de condiciones favorables para la vida en otros lugares del Universo.
La zona habitable y sus condiciones
La zona habitable, a menudo apodada 'zona Ricitos de Oro', representa la región alrededor de una estrella donde las temperaturas permiten teóricamente que el agua permanezca en estado líquido en la superficie de un planeta. Esta zona varía considerablemente según el tipo de estrella: alrededor de las enanas rojas como TRAPPIST-1, se sitúa mucho más cerca que en el caso de estrellas similares al Sol.
La distancia exacta depende de la luminosidad y la temperatura de la estrella. Para las enanas rojas, más frías y menos luminosas, la zona habitable comienza a solo unos pocos millones de kilómetros, a diferencia de los 150 millones de kilómetros que nos separan del Sol. Esta proximidad tiene consecuencias importantes sobre las condiciones de vida potenciales.
Los planetas situados en esta zona alrededor de las enanas rojas a menudo están en rotación síncrona, presentando siempre la misma cara a su estrella. Esto crea contrastes térmicos extremos entre el hemisferio diurno y nocturno. Una atmósfera suficientemente densa podría sin embargo redistribuir el calor y atenuar estas diferencias.
La presencia de agua líquida no depende solo de la distancia a la estrella, sino también de muchos otros factores como la presión atmosférica, la composición del aire y la actividad estelar. Las enanas rojas son conocidas por sus erupciones violentas que podrían erosionar las atmósferas planetarias, haciendo que la persistencia de una envoltura gaseosa sea particularmente significativa.
El análisis espectral de las atmósferas
El análisis espectral representa el método más poderoso para estudiar las atmósferas de los exoplanetas. Cuando un planeta transita frente a su estrella, la luz atraviesa su atmósfera potencial, y las moléculas gaseosas absorben ciertas longitudes de onda específicas. Esta 'firma' química permite a los científicos determinar la composición atmosférica.
Cada tipo de molécula absorbe la luz de manera característica. Por ejemplo, el dióxido de carbono absorbe fuertemente en el infrarrojo, mientras que el oxígeno y el ozono tienen firmas distintivas en el ultravioleta. El telescopio James Webb, especializado en el infrarrojo, está particularmente adaptado para detectar moléculas como el metano, el dióxido de carbono y el vapor de agua.
La precisión de las medidas depende de varios factores: el tamaño de la estrella, la distancia del sistema y la estabilidad del instrumento. Para las estrellas pequeñas como las enanas rojas, la relación entre el tamaño del planeta y el de la estrella es más favorable, amplificando la señal atmosférica. Es por eso que TRAPPIST-1 representa un objetivo ideal para este tipo de estudios.
La interpretación de los espectros requiere modelos que tengan en cuenta la temperatura, la presión y la composición química. Los científicos comparan los datos observados con simulaciones informáticas para determinar qué mezclas gaseosas corresponden mejor a las medidas. Este enfoque permite distinguir entre diferentes hipótesis, como la presencia de una atmósfera primaria o secundaria.
Fuente: The Astrophysical Journal Letters