¿Cómo se mide la masa de los planetas de TRAPPIST-1?
TRAPPIST-1 alberga siete planetas de tamaño parecido al de la Tierra. Vistos desde nuestro planeta, todos pasan por delante de su estrella, de modo que la cantidad de luz que ocultan permite medir su tamaño. La masa se obtiene de otra manera. Cuando los planetas se atraen entre sí, cada uno cruza la estrella un poco antes o después de lo previsto. Los investigadores calculan conjuntamente esas variaciones en los siete planetas para averiguar qué masa debe tener cada uno para producirlas.
El método funciona especialmente bien porque los siete planetas orbitan en un espacio reducido y los periodos de los vecinos se aproximan a relaciones de números sencillos. Cada vez que se repite una disposición parecida, se acumula el efecto de su atracción mutua. Es lo que se llama una cadena de resonancias. Por eso, el registro de los tránsitos de un planeta contiene información no solo sobre él, sino también sobre la masa y la órbita de sus vecinos.
- Unos 40 años luz Distancia entre el sistema solar y el sistema TRAPPIST-1
- 7 planetas confirmados Designados de b a h desde el más cercano a la estrella
- Entre 1,51 y 18,77 días Periodos orbitales desde el planeta interior b hasta el exterior h
- Todos dentro de la órbita de Mercurio Los siete están más cerca de su estrella que Mercurio del Sol
¿Qué podemos saber a partir de la luz estelar que bloquea un planeta?
Cuando un planeta pasa por delante de su estrella, la oscurece en proporción al área que tapa. Si se conoce el tamaño de la estrella, la fracción de brillo perdida permite calcular el radio del planeta. Al repetir la observación también se puede determinar el periodo orbital y predecir el siguiente tránsito. Los siete planetas de TRAPPIST-1 se confirmaron mediante este fenómeno.
Sin embargo, la disminución de luz no proporciona directamente la masa. Dos planetas del mismo tamaño pueden tener masas distintas si uno contiene más hierro y el otro más agua o materiales ligeros. En otros exoplanetas se mide cuánto se mueve la estrella por el tirón del planeta para calcular su masa. TRAPPIST-1 es tenue, presenta manchas y fulguraciones activas, y los movimientos causados por sus siete planetas se superponen. Por eso, en este sistema resulta especialmente importante medir cómo los planetas cambian mutuamente los tiempos de tránsito.
¿Por qué cambia el momento en que un planeta pasa frente a su estrella?
Sin la influencia de otros planetas, cada mundo debería pasar siempre por delante de la estrella a intervalos iguales. En la práctica, si un vecino tira de él desde delante en la dirección de avance, llega un poco antes; si tira desde atrás, llega un poco después. La diferencia entre la hora calculada y la observada se denomina «variación en el tiempo de tránsito», o TTV por sus siglas en inglés.
Un planeta más masivo altera con mayor intensidad la órbita de sus vecinos. Aun así, un solo retraso no basta para conocer su masa. Los investigadores cambian en el modelo la masa, el periodo y la forma orbital de cada planeta, calculan los siguientes tránsitos y buscan la combinación que mejor reproduce todas las observaciones. Como cambiar la masa de un planeta también modifica los cálculos de varios vecinos, es necesario ajustar a la vez los registros de los siete.
- Medir cuánto disminuye la luz La profundidad y la duración del tránsito permiten obtener el tamaño del planeta y datos de su órbita.
- Reunir los tiempos de tránsito Se combinan años de observaciones de telescopios terrestres y de Spitzer, Hubble y K2.
- Compararlos con los tiempos previstos Para cada planeta se calcula cuánto se adelantó o retrasó respecto a un intervalo regular.
- Calcular juntos los siete planetas Se ajustan masas y órbitas hasta que el modelo con sus fuerzas gravitatorias reproduce todo el registro.
- Calcular la densidad media Se combinan masa y tamaño, aunque siguen siendo posibles distintas proporciones de materiales en el interior.
¿Cómo amplifica la cadena de resonancias las diferencias de tiempo?
Por ejemplo, mientras el planeta interior b completa unas ocho vueltas, c completa aproximadamente cinco. La relación entre las órbitas de c y d se acerca a 5:3, y la de d y e a 3:2. Las proporciones no están fijadas de forma exacta, pero las posiciones relativas de los planetas se repiten siguiendo un orden. Así, el tirón entre una pareja también deja huella en los tiempos de tránsito del siguiente planeta.
El equipo de Agol combinó cuatro años de tiempos de tránsito registrados por Spitzer con datos de telescopios terrestres, Hubble y K2. Después calculó conjuntamente el movimiento de los siete planetas para precisar sus masas. La resonancia hace que pequeños efectos gravitatorios se repitan y crezcan hasta producir diferencias de tiempo medibles.
Cuando un planeta atrae a su vecino, cambia el momento en que este pasa por delante de la estrella. Al calcular juntas las variaciones de los siete planetas se puede obtener la masa de cada uno.
¿Qué revela la cadena de resonancias sobre la formación del sistema planetario?
Una cadena de resonancias tan larga no encaja bien con la idea de que los siete planetas se formaron por separado justo donde están ahora. Durante su formación, la estrella estaba rodeada por un disco de gas y polvo. Ese material pudo modificar sus órbitas, hacer que varios planetas migraran hacia dentro y llevarlos a moverse juntos con periodos cercanos a proporciones determinadas. Tras desaparecer el disco, la atracción entre la estrella y los planetas pudo alejar poco a poco esas proporciones de sus valores iniciales.
No obstante, la resonancia actual no permite determinar un único lugar de nacimiento ni una secuencia exacta de migración. Distintas condiciones iniciales del disco y distintas intensidades de la interacción entre estrella y planetas pueden producir configuraciones parecidas. No vimos directamente ese pasado, pero cualquier modelo sobre el origen del sistema debe ser capaz de explicar la cadena que observamos hoy.
¿Bastan la masa y el radio para conocer el entorno de un planeta?
Al conocer la masa y el tamaño se puede calcular la densidad media. Los valores de los siete planetas son compatibles con mundos compuestos principalmente por roca. Pero la densidad media no separa cuánto hierro hay en el núcleo, qué tipos de roca existen ni qué cantidad de agua, hielo o atmósfera posee cada planeta. Composiciones interiores distintas pueden producir la misma masa y el mismo tamaño.
Decir que e, f y g están en la zona habitable es una clasificación basada en la cantidad de luz estelar que reciben. No confirma que haya agua líquida en la superficie ni que puedan albergar vida. Para conocer su entorno real hay que observar por separado si cada planeta tiene atmósfera, qué gases contiene, cuál es su presión y cómo se transporta el calor entre el día y la noche.
Según el resumen publicado por la NASA en diciembre de 2025, Webb ya había observado los siete planetas, pero los análisis detallados disponibles entonces se concentraban en b, c, d y e. No aparecieron indicios de una atmósfera espesa en b y c, mientras que d y e no parecen tener atmósferas gruesas de hidrógeno. El análisis de los datos, incluidos los de f, g y h, continúa. Estos resultados no permiten concluir que ninguno de los siete tenga atmósfera o vida.
¿Qué podemos aprender al comparar los siete planetas?
Los siete orbitan la misma estrella, pero a distancias diferentes y reciben distintas cantidades de luz y calor. Así se puede comparar dentro de un solo sistema cómo la distancia, la masa y la atracción de los vecinos influyen en la atmósfera y la superficie. Hay que compensar menos diferencias estelares que al comparar planetas alrededor de estrellas distintas.
La estrella común también dificulta las observaciones de todos ellos. Las manchas y fulguraciones de TRAPPIST-1 cambian su luz y pueden confundirse con las señales dejadas por una atmósfera planetaria. La NASA explica que, según el planeta, confirmar una atmósfera podría requerir cientos de tránsitos observados durante varios años. La importancia del sistema no reside en que sus siete planetas sean iguales a la Tierra, sino en que podemos compararlos lado a lado alrededor de la misma estrella.
Fuentes
- NASA Exoplanet Archive — Sistema TRAPPIST-1
- NASA Science — ¿Qué está revelando Webb sobre TRAPPIST-1?
- Nature — Siete planetas terrestres templados alrededor de TRAPPIST-1
- Nature Astronomy — Una cadena resonante de siete planetas en TRAPPIST-1
- The Planetary Science Journal — Masas, radios, densidades, dinámica y efemérides
- Astronomy & Astrophysics — Variaciones de tránsito y origen de la cadena resonante
- NASA Science — Sistema y planetas de TRAPPIST-1