¿Qué tipo de atmósfera podría quedar en TRAPPIST-1 d?
TRAPPIST-1 d es un pequeño planeta rocoso, con cerca del 39 % de la masa y el 79 % del tamaño de la Tierra. Webb analizó varios tipos de luz estelar durante dos tránsitos, pero no encontró señales claras de gases como agua, metano o dióxido de carbono. El resultado no concuerda con una atmósfera densa y rica en hidrógeno ni con varias atmósferas despejadas cuyos gases deberían dejar señales grandes. Sin embargo, aún son posibles una superficie casi sin aire, una atmósfera muy tenue o una atmósfera cuyos gases inferiores queden ocultos por nubes altas o bruma.
- Unos 4,0496 días Tiempo que tarda en completar una órbita
- Unos 3,34 millones de km Distancia media entre el planeta y la estrella
- Unas 0,39 masas terrestres Masa calculada por cambios en los tiempos de tránsito
- Unos 0,79 radios terrestres Radio calculado por la proporción de luz estelar bloqueada
¿Cómo se busca una atmósfera en la luz que bloquea un planeta?
Cuando un planeta pasa frente a su estrella, el propio planeta bloquea la luz y una parte atraviesa la atmósfera de sus bordes. Si un gas atmosférico absorbe un tipo de luz, la atmósfera se vuelve opaca en esa longitud de onda y el planeta parece un poco mayor. Webb busca gases comparando cuánta luz queda bloqueada en cada longitud de onda. Este registro se llama espectro de transmisión.
Las señales de los gases son mayores cuanto más caliente está la atmósfera, más débil es la gravedad del planeta y más ligeras son las moléculas. La gravedad de d es menor que la terrestre, así que una atmósfera densa de un gas ligero como el hidrógeno debería cambiar claramente el tamaño aparente del planeta con la longitud de onda. Ese cambio no apareció, por lo que una atmósfera densa dominada por hidrógeno es muy improbable.
¿Qué gases buscaron las dos observaciones de tránsito?
El instrumento NIRSpec de Webb registró durante dos tránsitos desde el extremo rojo de la luz visible hasta el infrarrojo cercano. El equipo también calculó cómo las manchas y regiones brillantes de TRAPPIST-1 modificaban la luz de la estrella. Después comparó los datos con posibilidades que iban desde la ausencia de atmósfera hasta atmósferas con distintas presiones, gases y alturas de nubes.
No aparecieron señales claras de agua, metano, dióxido de carbono, monóxido de carbono, amoníaco ni dióxido de azufre. Tampoco se vieron los cambios esperados de atmósferas despejadas y densas que contuvieran suficiente cantidad de esos gases. Esto no significa que no exista ni una sola molécula de ellos en todo el planeta, sino que las observaciones no mostraron una señal lo bastante grande para detectarla.
Las observaciones actuales no muestran señales claras de gases. Se descartan las atmósferas despejadas y densas que deberían producir grandes señales, pero aún son posibles atmósferas tenues u ocultas por nubes.
¿Qué entornos pueden explicar la ausencia de señales claras de gases?
Primero, una superficie rocosa casi sin aire produciría un espectro plano porque ningún gas absorbería luz adicional durante el tránsito. Segundo, una atmósfera más tenue que la de Marte o formada por moléculas pesadas podría ser demasiado baja y compacta para encontrar sus señales con la precisión actual. Tercero, nubes altas o bruma podrían tapar un amplio intervalo de longitudes de onda y aplanar las señales de las moléculas situadas debajo.
Estos tres casos tendrían temperaturas y presiones superficiales muy distintas, pero pueden parecer similares en la luz estelar medida durante un tránsito. Será necesario combinar más tránsitos para aclarar los pequeños cambios, medir con la luz infrarroja del planeta cómo se mueve el calor entre el día y la noche y buscar otras señales que sigan visibles por encima de las nubes.
- 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.
- Se calcularon los cambios causados por la estrella El equipo estudió cómo las manchas y regiones brillantes cambiaban el color de la luz estelar.
- Se compararon varias atmósferas Se predijeron las señales de distintos gases, presiones y alturas de nubes.
- Se excluyeron las atmósferas que no encajaban Las atmósferas ricas en hidrógeno o despejadas y densas que debían producir señales claras no coincidían con los datos.
- Quedaron tres posibilidades Una superficie casi sin aire, una atmósfera muy tenue y una atmósfera con nubes altas requieren más observaciones.
¿Qué significa realmente estar cerca de la zona habitable?
El planeta d recibe una cantidad de energía parecida o algo mayor que la Tierra del Sol. Está cerca del borde orientado hacia la estrella de una zona habitable definida de forma amplia. Esto solo significa que se encuentra a una distancia donde podría haber agua líquida si una atmósfera retuviera la cantidad adecuada de calor. No demuestra que se hayan encontrado agua, aire, nubes o vida.
Sin atmósfera, la diferencia de temperatura entre el día y la noche sería grande y resultaría difícil conservar agua superficial durante mucho tiempo. Con una atmósfera tenue, la estabilidad del agua líquida dependería de su presión y composición. Con una atmósfera densa y nubes altas, el efecto invernadero y la reflectividad volverían a cambiar la temperatura. Las observaciones actuales no permiten elegir entre estos entornos.
La superficie y las nubes mostradas en esta página no son una fotografía observada. Webb midió si la cantidad de luz bloqueada cambiaba con la longitud de onda mientras el planeta cruzaba frente a su estrella. No encontrar señales de gases no significa que el planeta carezca de atmósfera o vida.
Fuentes
- NASA Exoplanet Archive — TRAPPIST-1 d
- NASA Science — Posibles atmósferas de TRAPPIST-1 d
- The Astrophysical Journal — Espectro de transmisión NIRSpec de TRAPPIST-1 d
- The Planetary Science Journal — Masas y radios de TRAPPIST-1
- NASA Science — Resultados de Webb para TRAPPIST-1
- NASA Science — Catálogo de TRAPPIST-1 d
- Nature — Siete planetas terrestres templados