Un exoplaneta similar a la Tierra podría ser habitable, y los astrónomos podrían saberlo pronto
Por Jacopo Prisco, CNN
Los astrónomos podrían estar cerca de confirmar la presencia de una atmósfera similar a la de la Tierra en un exoplaneta por primera vez, si análisis más detallados verifican las observaciones preliminares del Telescopio Espacial James Webb.
El planeta es parte de un sistema planetario a unos 40 años luz de la Tierra llamado TRAPPIST-1, que cinco astrónomos belgas descubrieron en 2016 y nombraron en honor a su cerveza favorita. El sistema ha sido estudiado intensamente desde entonces.
“Como sistema planetario, es lo más alienígena que se puede encontrar”, dijo Néstor Espinoza, astrónomo del Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial en Baltimore. “La estrella es muy, muy pequeña —del tamaño de Júpiter— y tiene al menos siete planetas rocosos orbitando a su alrededor. Tres de ellos están en lo que llamamos la zona habitable, lo que significa que están lo suficientemente cerca de la estrella como para que, si tuvieran una atmósfera, podrían mantener agua líquida”.
Espinoza y sus colegas se centraron en TRAPPIST-1 e, el cuarto planeta desde la estrella en el sistema, en un estudio publicado la semana pasada en The Astrophysical Journal Letters. Cuatro observaciones realizadas en 2023 con el telescopio Webb no pudieron descartar la presencia de una atmósfera, lo que generó optimismo.
“Con base en las primeras cuatro observaciones, no podemos decir que (este planeta) no tiene atmósfera, así que el sueño sigue vivo, aún podría tener una atmósfera”, dijo Espinoza, “y eso es muy emocionante, porque tenemos un programa de seguimiento de 15 observaciones más”.
El telescopio Webb solo ha podido descartar la existencia de una atmósfera en TRAPPIST-1 b, el planeta más cercano a la estrella, pero aún no se ha determinado nada sobre los otros seis, dijo Espinoza, considerando a TRAPPIST-1 e como uno de los mejores candidatos para tener agua líquida en la superficie.
“Hace tres años, antes del lanzamiento del James Webb, este tipo de estudios era ciencia ficción”, dijo Espinoza sobre la posibilidad de detectar atmósferas en planetas lejanos. “Ahora estoy bastante seguro de que podremos ver qué tipo de atmósfera podría tener TRAPPIST-1 e. Si tiene una atmósfera similar a la de la Tierra, podremos saberlo”.
TRAPPIST-1 e es similar a la Tierra en tamaño y orbita su estrella cada seis días —una velocidad mucho mayor que la de la Tierra alrededor del sol. Eso se debe a que la estrella es mucho más pequeña que nuestro sol, y todos los planetas están cerca de ella. “Si pudieras traer mágicamente la estrella TRAPPIST-1 a nuestro sistema solar”, dijo Espinoza, “todos los planetas y sus órbitas cabrían dentro de la órbita de Mercurio”.
Al buscar una atmósfera, los astrónomos esperan que un planeta transite frente a su estrella y notan cualquier cambio menor en la luz estelar que se filtra a través de ella. Buscan señales reveladoras de una atmósfera mientras aprenden sobre su composición química.
Con los cuatro tránsitos observados por el telescopio Webb en 2023, los astrónomos pudieron descartar la presencia de una atmósfera primaria basada en hidrógeno en TRAPPIST-1 e, que probablemente fue eliminada por las grandes cantidades de radiación emitidas por su estrella. (La Tierra también perdió su atmósfera primordial y primaria al principio, pero luego formó una secundaria; los astrónomos esperan que TRAPPIST-1 e haya hecho lo mismo).
Este escenario se detalla en un segundo estudio, también publicado la semana pasada en The Astrophysical Journal Letters. Señala que es poco probable que el planeta tenga una atmósfera rica en dióxido de carbono como las de Venus y Marte, y apunta a una atmósfera rica en nitrógeno, más similar a la de la Tierra y la luna helada Titán de Saturno.
“TRAPPIST-1e sigue siendo uno de nuestros planetas en zona habitable más interesantes, y estos nuevos resultados nos acercan un paso más a saber qué tipo de mundo es”, dijo Sara Seager, profesora de ciencias planetarias en el Instituto de Tecnología de Massachusetts y coautora de ambos estudios, en un comunicado. “La evidencia que descarta atmósferas similares a las de Venus y Marte afina nuestro enfoque en los escenarios que aún están en juego”.
Espinoza dijo que su equipo planea terminar la nueva ronda de 15 observaciones para finales de año, con dos tercios ya completados. Si el equipo encuentra señales irrefutables de una atmósfera, podrían justificarse aún más observaciones con el telescopio Webb con la esperanza de detectar firmas químicas específicas de gases como el metano, que está asociado con la vida en la Tierra.
La confirmación de una atmósfera sería revolucionaria, dijo Espinoza. “Resolvería un gran debate que se está dando ahora mismo sobre si estos sistemas de enanas rojas pueden mantener una atmósfera o no”, dijo. “Las enanas rojas son en realidad la mayoría de las estrellas en el universo. Así que, si puede suceder allí, puede suceder en cualquier parte. Las posibilidades para la vida simplemente se multiplican”.
Sin embargo, incluso si se descartara la existencia de una atmósfera, el resultado seguiría siendo emocionante, dijo, porque haría que la vida en la Tierra fuera aún más especial. También prepararía el terreno para futuras investigaciones sobre exoplanetas que orbitan alrededor de estrellas enanas amarillas como el sol, utilizando telescopios aún más potentes que el Webb que todavía están en fase de planificación.
Estos primeros resultados del James Webb para TRAPPIST-1e son inmensamente emocionantes, dijo Michaël Gillon, director de investigación de la Unidad de Investigación de Astrobiología de la Universidad de Lieja, Bélgica. Gillon, quien lideró el descubrimiento original del sistema TRAPPIST-1, no participó en el estudio reciente.
“Los datos aún no son concluyentes”, añadió en un correo electrónico, “pero prueban que el JWST tiene la capacidad de detectar una atmósfera similar a la de la Tierra si existe. Por primera vez en la historia, estamos realmente al alcance de descubrir una atmósfera alrededor de un exoplaneta rocoso potencialmente habitable”.
Los planetas en TRAPPIST-1 tienen una variedad de condiciones similares a los planetas terrestres de nuestro sistema solar. Estas condiciones los convierten en posibles anfitriones de agua líquida en la superficie, pero requieren una atmósfera para evitar que el agua se congele en la superficie o se sublime al espacio, dijo Eric Agol, profesor del departamento de astronomía de la Universidad de Washington. Agol no participó en el estudio pero está trabajando en el nuevo conjunto de observaciones junto con Espinoza y sus colegas.
TRAPPIST-1 e es el más prometedor de los siete planetas para albergar una atmósfera similar a la de la Tierra, según Agol.
“Los resultados son interesantes, pero también incompletos”, añadió en un correo electrónico. “Soy agnóstico sobre si TRAPPIST-1 e puede tener una atmósfera similar a la de la Tierra o no, y el estudio actual no ha afectado mi opinión”.
Según Howard Chen, profesor asistente de ciencias espaciales en el Instituto Tecnológico de Florida, TRAPPIST-1e se encuentra justo en un “punto de inflexión” entre estados opuestos, según simulaciones por computadora que detalló en un nuevo estudio publicado el miércoles en The Astrophysical Journal Letters. Según su historia, el planeta puede emerger como extremadamente seco o rico en agua: “Eso significa que tanto los escenarios de ‘roca desnuda’ como los de ‘portador de atmósfera’ siguen siendo físicamente plausibles”, añadió en un correo electrónico. Chen no participó en la nueva investigación.
TRAPPIST-1e podría haberse formado como un mundo desértico, como sus vecinos más cercanos a la estrella, o como un planeta húmedo cubierto de océanos, concluyó. “Los datos actuales del JWST aún no pueden distinguir entre esos escenarios, pero esa ambigüedad es exactamente lo que predicen nuestras simulaciones”, afirmó Chen. “El hecho de que TRAPPIST-1e pueda ser de manera plausible tanto muy seco como muy húmedo significa que las próximas observaciones del JWST podrían ofrecer una revelación dramática”.
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