En febrero de 2017, un equipo de astrónomos europeos anunció el descubrimiento de un sistema de siete planetas que orbita la estrella cercana TRAPPIST-1. Además del hecho de que los siete planetas eran rocosos, había la ventaja adicional de que tres de ellos orbitaban dentro de la zona habitable de TRAPPIST-1. Desde entonces, se han realizado múltiples estudios para determinar si alguno de estos planetas podría ser habitable o no.
De acuerdo con este objetivo, estos estudios se han centrado en si estos planetas tienen atmósferas, sus composiciones y sus interiores. Uno de los últimos estudios fue realizado por dos investigadores del Laboratorio Cool Worlds de la Universidad de Columbia, quienes determinaron que uno de los planetas TRAPPIST-1 (TRAPPIST-1e) tiene un gran núcleo de hierro, un hallazgo que podría tener implicaciones para la habitabilidad de este planeta.
El estudio, titulado "TRAPPIST-1e tiene un gran núcleo de hierro", que apareció recientemente en línea, fue realizado por Gabrielle Englemenn-Suissa y David Kipping, un estudiante universitario y profesor asistente de astronomía en la Universidad de Columbia, respectivamente. En aras de su estudio, Englemenn-Suissa y Kipping aprovecharon los estudios recientes que han impuesto restricciones a las masas y los radios de los planetas TRAPPIST-1.
Estos y otros estudios se han beneficiado del hecho de que TRAPPIST-1 es un sistema de siete planetas, lo que lo hace ideal para estudios de exoplanetas. Como el profesor Kipping le dijo a Space Magazine por correo electrónico:
"Es un laboratorio maravilloso para la ciencia exoplanetaria por tres razones. Primero, el sistema tiene siete planetas en tránsito. La profundidad de los tránsitos dicta el tamaño de cada planeta para que podamos medir sus tamaños con bastante precisión. En segundo lugar, los planetas interactúan gravitacionalmente entre sí, lo que conduce a variaciones en los tiempos de los tránsitos y estos se han utilizado para inferir las masas de cada planeta, nuevamente con una precisión impresionante. Tercero, la estrella es muy pequeña siendo una enana M tardía, aproximadamente un octavo del tamaño del Sol, y eso significa que los tránsitos aparecen 8 ^ 2 = 64 veces más profundos de lo que serían si la estrella tuviera el tamaño del Sol. Así que tenemos muchas cosas trabajando a nuestro favor aquí ”.
Juntos, Englemann-Suissa y Kipping utilizaron mediciones de masa y radio de los planetas TRAPPIST-1 para inferir la Fracción mínima y máxima del radio del núcleo (CRF) de cada planeta. Esto se basó en un estudio que habían realizado previamente (junto con Jingjing Chen, un candidato a doctorado en la Universidad de Columbia y miembro del Laboratorio Cool Worlds) en el que desarrollaron su método para determinar el CRF de un planeta. Como Kipping describió el método:
“Si conoce la masa y el radio con mucha precisión, como el sistema TRAPPIST-1, puede compararlos con los pronosticados a partir de modelos teóricos de estructura interior. El problema es que estos modelos generalmente comprenden cuatro posibles capas, un núcleo de hierro, un manto de silicato, una capa de agua y una envoltura volátil ligera (la Tierra solo tiene las dos primeras, su atmósfera contribuye de manera insignificante a la masa y al radio). Por lo tanto, cuatro incógnitas y dos cantidades medidas son, en principio, un problema irrestricto e irresoluble ".
Su estudio también tuvo en cuenta el trabajo previo de otros científicos que intentaron imponer restricciones a la composición química del sistema TRAPPIST-1. En estos estudios, los autores asumieron que las composiciones químicas de los planetas estaban conectadas con las de la estrella, lo que se puede medir. Sin embargo, Englemann-Suissa y Kipping adoptaron un enfoque más "agnóstico" y simplemente consideraron las condiciones límite del problema.
"En esencia, decimos que dada la masa y el radio, no hay modelos con núcleos más pequeños que X que puedan explicar la masa y el radio observados", dijo. “El núcleo podría ser más grande que X pero tiene que ser al menos X ya que ningún modelo teórico podría explicarlo de otra manera. Aquí, X correspondería a lo que podríamos llamar la fracción mínima del radio del núcleo. Luego jugamos el mismo juego para el límite máximo ".
Lo que determinaron fue que el tamaño mínimo del núcleo de seis de los planetas TRAPPIST-1 era esencialmente cero. Esto significa que sus composiciones podrían explicarse sin tener necesariamente un núcleo de hierro; por ejemplo, un manto de silicato puro podría ser todo lo que hay. Pero en el caso de TRAPPIST-1e, descubrieron que su núcleo debe comprender al menos el 50% del planeta por radio, y como máximo, el 78%.
Compare esto con la Tierra, donde el núcleo interno sólido de hierro y níquel y el núcleo externo líquido de una aleación fundida de hierro y níquel comprenden el 55% del radio del planeta. Entre el límite superior e inferior del CRF de TRAPPIST-1e, concluyeron que debe tener un núcleo denso, uno que probablemente sea comparable a la Tierra. Este hallazgo podría significar que de todos los planetas TRAPPIST-1, e es el más "similar a la Tierra" y es probable que tenga una magnetosfera protectora.
Como lo indicó Kipping, esto podría tener inmensas implicaciones cuando se trata de la búsqueda de exoplanetas habitables, y podría llevar a TRAPPIST-1e a la parte superior de la lista:
“Esto me emociona más sobre TRAPPIST-1e en particular. Ese planeta es un poco más pequeño que la Tierra, se encuentra justo en la zona habitable y ahora sabemos que tiene un gran núcleo de hierro como la Tierra. También sabemos que no posee una envoltura ligera y volátil gracias a otras mediciones. Además, TRAPPIST-1 parece ser una estrella más tranquila que Proxima, por lo que soy mucho más optimista sobre TRAPPIST-1e como biosfera potencial que Proxima b en este momento ".
Esta es ciertamente una buena noticia a la luz de los estudios recientes que han indicado que Proxima b probablemente no sea habitable. Entre su estrella que emite destellos potentes que se pueden ver a simple vista con la probabilidad de que una atmósfera y agua líquida no sobrevivan por mucho tiempo en su superficie, el exoplaneta más cercano a nuestro Sistema Solar actualmente no se considera un buen candidato para encontrar un mundo habitable o vida extraterrestre.
En los últimos años, Kipping y sus colegas también se han dedicado a sí mismos y al Cool Worlds Laboratory al estudio de posibles exoplanetas alrededor de Proxima Centauri. Utilizando el satélite de Microvariabilidad y Oscilación de Estrellas (MOST) de la Agencia Espacial Canadiense, Kipping y sus colegas monitorearon a Proxima Centauri en mayo de 2014 y nuevamente en mayo de 2015 para buscar signos de planetas en tránsito.
Si bien el descubrimiento de Proxima b fue realizado finalmente por astrónomos en el ESO utilizando el Método de Velocidad Radial, esta campaña fue importante para llamar la atención sobre la probabilidad de encontrar planetas terrestres y potencialmente habitables alrededor de estrellas cercanas de tipo M (enana roja). En el futuro, Kipping y su equipo también esperan realizar estudios de Proxima b para determinar si tiene una atmósfera y determinar cuál podría ser su CRF.
Una vez más, ¡parece que uno de los muchos planetas rocosos que orbitan alrededor de una estrella enana roja (y que está más cerca de la Tierra) podría ser un excelente candidato para los estudios de habitabilidad! Encuestas futuras, que se beneficiarán de la introducción de telescopios de próxima generación (como el James Webb Space Telescope) sin duda revelará más sobre este sistema y cualquier mundo potencialmente habitable que tenga.
