Científicos reexaminan Trappist-1 b: ¿Acaso tiene una atmósfera después de todo?

Trappist-1 b ha sido estudiado por muchas razones durante mucho tiempo. Ahora los científicos están un paso más cerca de desentrañar sus misterios, pues ¿tiene el exoplaneta una atmósfera después de todo?

La estrella Trappist-1 y sus siete planetas son especiales de muchas maneras. Primero, el sistema estelar se encuentra a solo 40 años luz de la Tierra, lo cual es relativamente cercano. Segundo, todos son planetas rocosos, y tres de ellos se encuentran en la llamada zona habitable, es decir, a la distancia de su estrella donde podría haber agua líquida en la superficie, y por lo tanto, posible vida.

No es de extrañar que los astrónomos estén ansiosos por estudiar este sistema. Hasta ahora, se han realizado diez programas de investigación que han recopilado 290 horas de observaciones con el telescopio James Webb.

El actual estudio del Instituto Max Planck, utiliza mediciones de la radiación infrarroja térmica, es decir, la radiación de calor, del planeta Trappist-1 b con el instrumento MIRI (Mid-Infrared Imager) de James Webb. La investigación se basa en resultados anteriores, en los que Trappist-1 b se describía como un planeta rocoso oscuro sin atmósfera.

“Sin embargo, la idea de un planeta rocoso con una superficie fuertemente erosionada sin atmósfera no es consistente con la medición actual”, comenta el astrónomo Jeroen Bouwman, quien también fue responsable del programa de observación. “Por lo tanto, creemos que el planeta está cubierto de material relativamente inalterado”.

Por lo general, la superficie se erosiona por la radiación de la estrella central y los impactos de meteoritos. Sin embargo, los resultados muestran que la roca en la superficie tiene una antigüedad máxima de 1000 años, lo cual es mucho más joven que el planeta en sí, que se estima tiene varios miles de millones de años.

Esto puede significar que la corteza del planeta está sujeta a cambios enormes, que se pueden explicar por una actividad volcánica extrema o la tectónica de placas. Incluso si este escenario sigue siendo hipotético, sigue siendo plausible. El planeta es lo suficientemente grande como para retener el calor residual de su formación, al igual que la Tierra. El efecto de las mareas de la estrella central y los otros planetas también puede deformar a Trappist-1 b, generando fricción interna que produce calor, similar a lo que vemos en Ío, la luna de Júpiter. Además, el calentamiento por el campo magnético de la cercana estrella también es concebible.

“Sin embargo, los datos también dejan espacio para una explicación muy diferente”, dice Thomas Henning, uno de los principales diseñadores del instrumento MIRI. “A diferencia de ideas anteriores, existen circunstancias en las que el planeta podría tener una atmósfera gruesa rica en dióxido de carbono”. Un papel importante en este escenario lo juegan las nubes de compuestos de hidrocarburos, es decir, el smog, en la alta atmósfera.

No hubo oscurecimiento

Los dos programas de observación que se complementan en el estudio actual se enfocaron en medir el brillo de Trappist-1 b a diferentes longitudes de onda en el rango del infrarrojo térmico. La primera observación fue sensible a la absorción de la radiación infrarroja del planeta por una capa de CO₂. Sin embargo, no se midió ningún oscurecimiento, por lo que los investigadores concluyeron en ese momento que el planeta no tenía atmósfera.

Pero el equipo de investigación realizó nuevos cálculos de modelos que muestran que las nubes pueden invertir la distribución de temperaturas de una atmósfera rica en CO₂. Normalmente, las capas inferiores cerca de la superficie son más cálidas que las superiores debido a la mayor presión. Pero cuando las nubes absorben y calientan la luz estelar, las capas superiores de la atmósfera se vuelven más cálidas, reforzadas por un efecto invernadero. Esto haría que el dióxido de carbono emita radiación infrarroja allí mismo.

Al igual que Titán

“Este escenario es bastante común en el sistema solar”, dice el investigador Michiel Min. “Piensa, por ejemplo, en la capa de smog en la atmósfera de Titán, una luna de Saturno. Pero esperamos que la composición de la atmósfera alrededor de Trappist-1b sea muy diferente a todo lo que conocemos de nuestro sistema solar. Esta estrella es más fría y activa, con mucha más radiación UV, lo que lo hace increíblemente emocionante”.

Pero incluso si los datos se ajustan a este escenario, los astrónomos aún no lo consideran muy probable. Por un lado, es más difícil producir compuestos de hidrocarburos que formen nubes en una atmósfera rica en CO₂. Sin embargo, la atmósfera de Titán está compuesta principalmente de metano. Por otro lado, el problema de que las enanas rojas activas, como Trappist-1, producen radiación y vientos estelares que pueden erosionar fácilmente la atmósfera de los planetas cercanos durante miles de millones de años sigue siendo.

Nuevas observaciones

Entonces, por ahora, sigue siendo un misterio cómo es la atmósfera de Trappist-1 b. El estudio deja en claro lo difícil que es actualmente determinar la presencia y composición de la atmósfera de planetas rocosos. La atmósfera de tales planetas es delgada en comparación con la de los gigantes gaseosos y produce señales medibles débiles. Las dos observaciones que estudiaron el brillo a dos longitudes de onda duraron casi 48 horas. Esto no fue suficiente para determinar con certeza si el planeta tiene una atmósfera.

Por lo tanto, los investigadores han realizado otra observación, en la que se observa el recorrido completo del planeta alrededor de la estrella, incluidas todas las fases luminosas, desde el lado oscuro de la noche cuando pasa frente a la estrella hasta el lado brillante del día justo antes y después de la ocultación. Esto les permite crear una llamada curva de fase, que muestra la variación de brillo del planeta a lo largo de su órbita.

Los investigadores ya han realizado esta medición con Trappist-1 b. Al analizar cómo se distribuye el calor en el planeta, pueden determinar si hay una atmósfera. Una atmósfera ayuda a transportar el calor del lado diurno al nocturno. Si la temperatura cambia abruptamente en la transición entre los dos lados, indicaría la ausencia de una atmósfera.