¿Cuánto difieren el día y la noche de TRAPPIST-1 b?
TRAPPIST-1 b es el planeta más interno y orbita su estrella aproximadamente cada 1,51 días. Se espera que gire con un lado siempre mirando hacia la estrella, por lo que si no hay atmósfera, el lado diurno seguirá calentándose y el lado nocturno recibirá poco calor. Si hay una atmósfera espesa, el viento transfiere el calor del día a la noche, reduciendo la diferencia de temperatura entre ambos lados. Cuando Webb midió los rayos infrarrojos emitidos por el planeta durante una revolución, la temperatura diurna parecía ser de unos 490 K, o unos 217 grados Celsius, pero el calor nocturno no era claramente visible. Una atmósfera con un espesor superior a 1 bar, que es similar a la presión atmosférica en la superficie de la Tierra, no encajaba bien con este resultado.
Sin embargo, esto no confirma que no haya una sola molécula de gas en TRAPPIST-1 b. Es posible que quede una atmósfera muy delgada o que solo queden rastros de ella según las observaciones actuales. La explicación que mejor se ajusta a los datos actuales es que la superficie oscura, rocosa y con poca atmósfera emite calor diurno directamente al espacio.
- Aproximadamente 1,5109 días Es hora de rodear la estrella central.
- Aproximadamente 1,72 millones de kilómetros distancia promedio entre estrellas y planetas
- Aproximadamente 1,37 veces la de la Tierra Masa planetaria determinada por el cambio en el tiempo de tránsito.
- Aproximadamente 1,12 veces la de la Tierra Radio planetario calculado a partir del índice de oclusión de la luz estelar
¿Cómo se mide la temperatura diurna de un planeta?
Cuando el planeta aparece junto a la estrella, el telescopio recibe tanto luz estelar como infrarroja de su lado diurno. Al ocultarse por completo detrás de la estrella, la luz del planeta desaparece y solo queda la estelar. La diferencia revela el calor diurno aunque ambos objetos no puedan resolverse por separado en una imagen. Es una observación de eclipse secundario.
En 2023, el instrumento MIRI de Webb observó cinco veces el planeta escondido en luz infrarroja con una longitud de onda de 15 μm. Cuando el planeta se ocultó, la luz total disminuyó aproximadamente un 0,08% y se calculó que la temperatura de brillo era de unos 500 K, o unos 227 grados Celsius. La temperatura de brillo es el valor del brillo medido bajo una luz específica convertido a temperatura. No es una medición directa de la temperatura media de todo el planeta ni de la temperatura de toda la superficie.
¿Qué puede revelar un solo tipo de luz infrarroja?
El resultado de que el lado diurno parezca brillante en luz infrarroja de 15 μm encaja bien con la explicación de que no hay atmósfera y que la superficie oscura absorbe mucha luz estelar. Si hubiera una atmósfera espesa de dióxido de carbono, absorbería esta radiación infrarroja y alejaría el calor diurno, haciendo que el lado diurno pareciera más oscuro. Por eso los resultados de 2023 mostraron por primera vez claramente la posibilidad de que no exista una atmósfera espesa.
Sin embargo, sólo un tipo de luz infrarroja puede revelar sólo una parte del calor del planeta. En 2024, se agregaron cinco observaciones con una longitud de onda de 12,8 μm. Al observar los dos tipos de luz infrarroja juntos, la superficie rocosa sin atmósfera y con mucho hierro y magnesio coincidía bien con los datos. Sin embargo, una atmósfera espesa de dióxido de carbono con una capa alta de neblina podría producir el mismo brillo en algunas condiciones. No fue posible determinar qué explicación era correcta basándose únicamente en los dos tipos de rayos infrarrojos.
El instante en que el planeta se oculta detrás de la estrella solo revela el calor diurno. Para saber si la atmósfera lo transporta a la noche hay que observar el planeta durante una órbita completa.
¿Cómo cambia el calor durante una órbita completa?
A medida que el planeta orbita alrededor de la estrella, el lado que mira a la Tierra continúa cambiando. Webb mantuvo un registro de qué tan brillante era cuando el lado diurno era visible, qué tan oscuro estaba cuando era visible el lado nocturno y cuándo era más brillante. Este cambio de brillo se denomina curva de fase térmica. Si la atmósfera transfiere calor, los rayos infrarrojos salen por la noche y el punto más caliente puede moverse lateralmente desde el punto donde la estrella es directamente visible.
En los resultados anunciados en 2026, la temperatura de brillo diurno fue de 490 ± 17 K, aproximadamente 217 ± 17 grados Celsius. El calor en el lado nocturno no era claramente visible y el punto de mayor brillo no se movía perceptiblemente. En lugar de una atmósfera espesa que transfiere ampliamente el calor del día a la noche, una mejor explicación es que se trata de un planeta rocoso cuya superficie diurna irradia calor directamente al espacio. En una atmósfera donde la presión superficial excede aproximadamente 1 bar, la posibilidad se reduce considerablemente.
- 2023 El calor diurno y la temperatura de brillo de aproximadamente 500 K se obtuvieron a través de cinco observaciones con una longitud de onda de 15 μm.
- 2024 Se agregaron cinco observaciones con una longitud de onda de 12,8 μm, pero fueron posibles tanto superficies rocosas como una atmósfera espesa.
- Observación de una órbita completa Se registraron de forma continua los cambios de brillo infrarrojo del día a la noche.
- Análisis para 2026 El calor del día y el calor indistinto de la noche redujeron en gran medida la probabilidad de una atmósfera espesa.
¿Tiene atmósfera TRAPPIST-1 b?
Lo que es más inconsistente con las observaciones actuales es la espesa atmósfera que transfiere el calor del día a la noche. No se puede decir que no existan atmósferas muy finas o gases con débiles trazas infrarrojas. Lo delgada que debe ser la atmósfera también depende del tipo de gas, las nubes, la neblina y de cuánto refleja la superficie la luz de las estrellas.
La luz de las estrellas cuando el planeta pasa por delante de la estrella también muestra que no tiene una atmósfera espesa y rica en hidrógeno. Sin embargo, las manchas de las estrellas y las áreas brillantes cambiaron significativamente la luz de las estrellas, haciendo imposible saber si había una atmósfera delgada de gases más pesados. Las observaciones durante una revolución, al pasar por delante de una estrella y al esconderse detrás de una estrella, tienen diferentes puntos débiles. Cuantos más métodos muestren la misma conclusión, más seguro será el juicio sobre la atmósfera.
¿Cómo se pueden conocer el material y la edad de la superficie?
La densidad promedio calculada en base a masa y tamaño es consistente con la posibilidad de que b sea un planeta compuesto principalmente de roca. El brillo infrarrojo de ambos tipos coincidía bien con cálculos que incluían superficies rocosas ricas en hierro y magnesio, como olivino y piroxeno. Sin embargo, esto es sólo el resultado de comparar los materiales disponibles. Webb no analizó fragmentos de roca ni descubrió minerales de la superficie directamente.
Si la superficie es verdaderamente fresca, puede haber procesos mediante los cuales la actividad volcánica o la erosión espacial renueven la superficie, pero el proceso y el momento no pueden determinarse basándose únicamente en los datos actuales. También se deben considerar otras rocas o superficies menos reflectantes que hayan experimentado erosión espacial. La lava, las grietas y los colores que se ven en las ilustraciones del planeta en la página no están tomados del terreno real.
Aproximadamente 490 K, unos 217 grados Celsius, es la temperatura de brillo diurno obtenida por rayos infrarrojos con una longitud de onda de 15 μm. No es lo mismo que la temperatura media de todo el planeta, la temperatura más alta en la superficie o la temperatura nocturna. Las observaciones actuales reducen en gran medida la probabilidad de una atmósfera espesa, pero no identifican todas las atmósferas delgadas y los materiales de la superficie.
¿Cómo ayuda observar b a estudiar los demás planetas?
TRAPPIST-1 b está mucho más cerca de la estrella que la zona habitable y recibe aproximadamente cuatro veces más energía que la Tierra. Más que un planeta para investigar primero la posibilidad de vida, se trata de un objeto para descubrir qué tipo de radiación infrarroja emite un planeta rocoso casi sin atmósfera cerca de una estrella enana roja.
Los datos obtenidos cuando b pasa por delante de la estrella también se utilizan como datos comparativos para encontrar cambios en la luz de las estrellas al observar un planeta exterior como e. Cuanto más convincente sea la explicación de que b tiene poca atmósfera, más fácil será distinguir los cambios en la propia estrella de las pequeñas huellas dejadas por las atmósferas de otros planetas. Las conclusiones sobre la atmósfera de b no provienen de una sola medición de temperatura. Este es el resultado de comparar secuencialmente dos tipos diferentes de rayos infrarrojos y el cambio de brillo de un ciclo completo.
Fuentes
- NASA Exoplanet Archive — TRAPPIST-1 b
- NASA Science — Webb Measures the Temperature of TRAPPIST-1 b
- Nature — Thermal Emission from TRAPPIST-1 b
- Nature Astronomy — Combined 12.8 and 15μm Eclipse Analysis
- Nature Astronomy — Thermal Phase Curves of TRAPPIST-1 b and c
- The Planetary Science Journal — TRAPPIST-1 Masses and Radii
- The Astrophysical Journal Letters — TRAPPIST-1 b Transmission and Stellar Contamination