¿Qué tipo de atmósfera podría tener TRAPPIST-1 c?
TRAPPIST-1 c es un poco mayor y más masivo que la Tierra, y recibe de su estrella una cantidad de energía parecida a la que Venus recibe del Sol. En un principio se planteó que podía ser un «gemelo de Venus», con una atmósfera densa de dióxido de carbono y nubes. Sin embargo, las mediciones del calor diurno en 2023 y de los cambios de brillo entre el día y la noche en 2026 no concuerdan con una atmósfera cuya presión en la superficie supere aproximadamente 1 bar, un valor parecido al de la Tierra. Aún no se puede distinguir entre una tenue atmósfera de oxígeno y una superficie clara, sin aire, que refleje gran parte de la luz estelar.
- Unos 2,4218 días Tiempo que tarda en completar una órbita
- Unos 2,36 millones de km Distancia media entre el planeta y la estrella
- Unas 1,31 masas terrestres Masa calculada por cambios en los tiempos de tránsito
- Unos 1,10 radios terrestres Radio calculado por la proporción de luz estelar bloqueada
¿Qué se puede medir cuando un planeta pasa detrás de su estrella?
Cuando el planeta aparece junto a la estrella, el telescopio recibe tanto la luz estelar como la radiación infrarroja de su lado diurno. Cuando el planeta se oculta detrás de la estrella, solo queda la luz de esta. El instrumento MIRI de Webb observó cuatro de estos eclipses secundarios. La caída de cerca del 0,04 % en el brillo total a una longitud de onda infrarroja de 15 μm permitió calcular el calor emitido por el lado diurno.
Ese brillo correspondía a una temperatura de brillo de unos 380 K, o 107 °C. Una atmósfera densa y rica en dióxido de carbono como la de Venus absorbería la radiación infrarroja de 15 μm y llevaría calor del día a la noche, por lo que el lado diurno se vería más oscuro. El planeta c resultó mucho más brillante. No es un mundo como Venus, con una atmósfera densa de dióxido de carbono y nubes de ácido sulfúrico, pero esta observación por sí sola no permitía saber si carece por completo de atmósfera.
¿Cómo se compara el calor de los lados diurno y nocturno?
El momento en que un planeta se oculta detrás de su estrella solo informa sobre el calor del lado diurno. Webb registró de forma continua el brillo infrarrojo mientras distintas caras del planeta apuntaban hacia la Tierra a lo largo de una órbita completa. Este registro se llama curva de fase térmica. Si hubiera una atmósfera densa, el calor viajaría hacia la noche y produciría radiación infrarroja en el lado nocturno; además, el punto más caliente podría alejarse del lugar que mira directamente a la estrella.
En las observaciones de 2026, la temperatura de brillo del lado diurno de c fue de 369±23 K, es decir, unos 96±23 °C. No se detectó con claridad el calor del lado nocturno ni un cambio apreciable en el momento de máximo brillo. Estos resultados redujeron mucho la posibilidad de una atmósfera densa capaz de repartir el calor diurno hacia la noche, sobre todo si su presión superficial supera aproximadamente 1 bar.
El planeta c no tiene una atmósfera densa como Venus. Pero aún se desconoce si posee una atmósfera tenue o una superficie clara que refleja gran parte de la luz estelar.
¿Por qué el lado diurno de c es más frío de lo esperado?
El planeta c está más lejos de la estrella que b y recibe menos energía. Sin embargo, la distancia no explica por sí sola toda la diferencia entre sus curvas de fase. Su lado diurno es más frío que el de b y, en los modelos sin atmósfera, la superficie debe reflejar más luz. Una superficie clara devuelve al espacio una mayor parte de la luz estelar que recibe y se mantiene más fría.
Otra explicación posible es una atmósfera muy tenue compuesta principalmente de oxígeno. Sería demasiado débil para retener mucho calor o llevarlo a la noche, pero aun así podría afectar al brillo infrarrojo del lado diurno. Algunos modelos también indican que la intensa luz estelar pudo separar el agua en el pasado, permitir que el hidrógeno ligero escapara al espacio y dejar atrás el oxígeno. Es una posibilidad calculada, no una detección directa de oxígeno.
- Se determinaron el tamaño y la masa La luz estelar bloqueada dio el tamaño y los cambios en los tiempos de tránsito de los planetas vecinos permitieron calcular la masa.
- 2023 La radiación infrarroja diurna de 15 μm descartó una atmósfera densa de dióxido de carbono como la de Venus.
- Se analizó la luz durante el tránsito No había una atmósfera densa y rica en hidrógeno, pero los cambios de la estrella contaminaron la medición.
- 2026 El calor del día y de la noche durante una órbita completa redujo aún más la posibilidad de una atmósfera con más de 1 bar.
- Hoy Hacen falta más observaciones para distinguir una tenue atmósfera de oxígeno de una superficie muy reflectante y sin aire.
¿Cómo afectan los cambios de la superficie estelar a las observaciones atmosféricas?
Al analizar la luz estelar que atraviesa la atmósfera durante un tránsito se puede averiguar qué gases la absorbieron. Las observaciones de c en el infrarrojo cercano descartaron una atmósfera rica en hidrógeno y algunas atmósferas densas con abundante agua, amoníaco o monóxido de carbono. Sin embargo, las manchas y regiones brillantes de TRAPPIST-1 también cambian de forma notable el color de su luz e impidieron confirmar las pequeñas huellas de una atmósfera tenue.
El cambio de brillo infrarrojo durante una órbita completa recibe la influencia de las manchas estelares de otra manera, pero no identifica directamente un gas como el oxígeno, que retiene poco calor. Para distinguir una atmósfera tenue de una superficie clara, varias longitudes de onda infrarrojas y la luz estelar medida durante el tránsito deben apuntar a la misma explicación.
¿Cuánto se parece TRAPPIST-1 c a Venus?
La masa y el radio de c concuerdan con un mundo rocoso, pero no determinan por separado el tamaño de su núcleo de hierro, los minerales de su superficie ni la presión atmosférica. Que reciba una cantidad de energía parecida a Venus tampoco significa que sus entornos actuales sean iguales. El espectro y las llamaradas de sus estrellas, los materiales con los que se formaron y sus historias de pérdida atmosférica son distintos.
El valor de 369±23 K, o unos 96±23 °C, es una temperatura de brillo del lado diurno calculada a partir de radiación infrarroja de 15 μm. No es la temperatura media del planeta ni la temperatura real de todos los puntos de su superficie. Una tenue atmósfera de oxígeno y una superficie muy reflectante son dos modelos capaces de explicar la medición; no se han detectado directamente oxígeno, nubes ni minerales.
Fuentes
- NASA Exoplanet Archive — TRAPPIST-1 c
- NASA Science — Descartada una atmósfera densa de dióxido de carbono
- Nature — TRAPPIST-1 c no tiene una atmósfera densa de dióxido de carbono
- Nature Astronomy — Curvas de fase térmica de TRAPPIST-1 b y c
- The Astrophysical Journal — Tránsito de TRAPPIST-1 c y contaminación estelar
- The Planetary Science Journal — Masas y radios de TRAPPIST-1
- NASA Science — Lo que Webb revela del sistema TRAPPIST-1