Los astrónomos dirigidos por un equipo de la Universidad de Montreal han logrado importantes avances en la comprensión del intrigante sistema exoplanetario TRAPPIST-1, que se descubrió por primera vez en 2016 en medio de especulaciones de que algún día podría proporcionar un lugar para que vivan los humanos.
La nueva investigación no sólo arroja luz sobre la naturaleza de TRAPPIST-1 b, el exoplaneta que orbita más cerca de la estrella del sistema, sino que también ha demostrado la importancia de las estrellas madre a la hora de estudiar exoplanetas.
Publicado en Cartas de revistas astrofísicaslos hallazgos de astrónomos del Instituto Trottier para la Investigación de Exoplanetas (iREx) de la UdeM y colegas de Canadá, Reino Unido y Estados Unidos arrojan luz sobre la compleja interacción entre la actividad estelar y las características de los exoplanetas.
Captó la atención
TRAPPIST-1, una estrella mucho más pequeña y fría que nuestro sol ubicada aproximadamente a 40 años luz de la Tierra, ha captado la atención tanto de científicos como de entusiastas del espacio desde el descubrimiento de sus siete exoplanetas del tamaño de la Tierra hace siete años. Estos mundos, estrechamente agrupados alrededor de su estrella y tres de ellos dentro de su zona habitable, han alimentado las esperanzas de encontrar entornos potencialmente habitables más allá de nuestro sistema solar.
Dirigidos por la estudiante de doctorado de iREx Olivia Lim, los investigadores emplearon el poderoso Telescopio Espacial James Webb (JWST) para observar TRAPPIST-1 b. Sus observaciones fueron recopiladas como parte del programa de Observadores Generales (GO) más grande liderado por Canadá durante el primer año de operaciones del JWST. (Este programa también incluyó observaciones de otros tres planetas en el sistema, TRAPPIST-1 c, g y h.) TRAPPIST-1 b fue observado durante dos tránsitos, el momento en que el planeta pasa frente a su estrella, utilizando el Instrumento NIRISS de fabricación canadiense a bordo del JWST.
«Estas son las primeras observaciones espectroscópicas de cualquier planeta TRAPPIST-1 obtenidas por el JWST, y las hemos estado esperando durante años», dijo Lim, el investigador principal del programa GO.
Ella y sus colegas utilizaron la técnica de la espectroscopia de transmisión para observar más profundamente el mundo distante. Al analizar la luz de la estrella central después de haber atravesado la atmósfera del exoplaneta durante un tránsito, los astrónomos pueden ver la huella única dejada por las moléculas y átomos que se encuentran dentro de esa atmósfera.
‘Sólo un pequeño subconjunto’
«Esto es sólo un pequeño subconjunto de muchas más observaciones de este sistema planetario único que aún están por realizarse y analizarse», añade René Doyon, investigador principal del instrumento NIRISS y coautor del estudio. «Estas primeras observaciones resaltan el poder de NIRISS y del JWST en general para sondear las delgadas atmósferas alrededor de los planetas rocosos».
El hallazgo clave de los astrónomos fue cuán significativas son la actividad estelar y la contaminación cuando se intenta determinar la naturaleza de un exoplaneta. La contaminación estelar se refiere a la influencia de las características propias de la estrella, como manchas oscuras y fáculas brillantes, en las mediciones de la atmósfera del exoplaneta.
El equipo encontró pruebas convincentes de que la contaminación estelar desempeña un papel crucial en la configuración de los espectros de transmisión de TRAPPIST-1 b y, probablemente, de los demás planetas del sistema. La actividad de la estrella central puede crear «señales fantasmas» que pueden engañar al observador haciéndole creer que ha detectado una molécula particular en la atmósfera del exoplaneta.
Este resultado subraya la importancia de considerar la contaminación estelar al planificar futuras observaciones de todos los sistemas exoplanetarios, dicen los científicos. Esto es especialmente cierto para sistemas como TRAPPIST-1, ya que el sistema está centrado alrededor de una estrella enana roja que puede ser particularmente activa con manchas estelares y frecuentes llamaradas.
«Además de la contaminación de manchas y fáculas estelares, vimos una llamarada estelar, un evento impredecible durante el cual la estrella parece más brillante durante varios minutos u horas», dijo Lim. «Esta llamarada afectó nuestra medición de la cantidad de luz bloqueada por el planeta. Estas señales de actividad estelar son difíciles de modelar, pero debemos tenerlas en cuenta para asegurarnos de interpretar los datos correctamente».
Se explora una gama de modelos
Basándose en las observaciones recopiladas del JWST, Lim y su equipo exploraron una variedad de modelos atmosféricos para TRAPPIST-1 b, examinando varias composiciones y escenarios posibles.
Descubrieron que podían descartar con seguridad la existencia de atmósferas libres de nubes y ricas en hidrógeno; en otras palabras, no parece haber una atmósfera clara y extendida alrededor de TRAPPIST-1 b. Sin embargo, los datos no podían excluir con seguridad atmósferas más delgadas, como las compuestas de agua pura, dióxido de carbono o metano, ni una atmósfera similar a la de Titán, una luna de Saturno y la única luna del Sistema Solar con atmósfera propia. .
Estos resultados son generalmente consistentes con observaciones JWST anteriores (fotométricas y no espectroscópicas) de TRAPPIST-1 b con el instrumento MIRI. El nuevo estudio también demuestra que el instrumento NIRISS de Canadá es una herramienta sensible y de alto rendimiento capaz de explorar atmósferas en exoplanetas del tamaño de la Tierra a niveles impresionantes.
