Descoberts set planetes de grandària terrestre en una estrella pròxima

L’expectació era gran aquest vespre per l’anunciada conferència de premsa de la NASA. Ja sabíem que l’anunci estaria relacionat amb els exoplanetes, planetes situats més enllà del sistema solar. De fet, un dels objectius de l’astronomia del segle XXI és la detecció de planetes tipus Terra. I amb puntualitat, a les 19 h. s’ha donat la gran notícia: el descobriment de set planetes d’una grandària similar al nostre i que giren al voltant de l’estel TRAPPIST-1. La troballa d’aquest sistema de set mons rocosos, tots ells amb possibilitats d’aigua en la superfície, és un pas endavant molt important per la recerca de vida fora de la Terra. El descobriment s’ha publicat en la revista Nature (ací resum).

L’estel TRAPPIST-1 es troba a uns 39 anys llum de distància i la podem trobar a la constel·lació d’Aquarius. És un nan roig, estel que es caracteritza per tindre molt poca massa. Com a conseqüència d’això, en aquests tipus d’estels el ritme de crema de l’hidrogen en el nucli estel·lar és tan lent que s’estima que poden durar més que tota la història de l’univers. Són bastant fredes ja que la temperatura superficial no arriba als 4000 K.

Com ja vaig contar en el cas de Proxima Centauri, també nan roig, i el planeta descobert al seu voltant, un estel tan dèbil i fred presenta molt prop seu la zona d’habitabilitat, regió al voltant de l’estel on l’aigua es pot mantindre líquida. I, de fet, tres dels planetes descoberts cauen dintre d’aquesta zona privilegiada. La vida, tal com la coneixem, necessita aigua líquida per mantenir-se i, aquesta zona és un bon lloc on començar a buscar vida fora de la Terra.

L’equip internacional que ha descobert el nou sistema planetari està liderat per l’astrònom de la Universitat de Lieja (Bèlgica), Michaël Gillon. Des de fa uns anys el seu grup s’ha dedicat a buscar planetes al voltant d’estel nans roigs de poca massa. De fet, aquests estels han estat sistemàticament ignorats ja que la missió Kepler de la NASA, dedicada a buscar exoplanetes, només apunta a estels semblants al Sol, molt més calents.

Aquest astrònom porta endavant la col·laboració TRAPPIST (The Transiting Planets and Planetesimals Small Telescope) que tracta de “caçar” planetes amb un parell de telescopis de 60 cm: un en Marroc, per a l’estudi del cel de l’hemisferi nord i altre en Xile, per al cel de l’hemisferi sud. Per trobar els possibles planetes al voltant d’un estel s’usa el mètode dels trànsits: observar la lleu baixada de lluminositat (menor d’1%)  que produeix el pas d’un planeta per davant del seu estel.

El mes de maig passat l’equip publicà els resultats d’una campanya d’observació sobre l’estel anomenada TRAPPIST-1. S’havien descobert tres planetes al voltant de l’estel. Dos dels planetes, TRAPPIST-1b i TRAPPIST-1c, eren segurs. Tanmateix, respecte al tercer planeta, TRAPPIST-1c, hi havia dubtes, ja que només van poder veure dos senyals del suposat objecte.

Així que, per assegurar-se, van demanar poder utilitzar el Spitzer Space Telescope, un telescopi espacial especialitzat en observar en la banda de l’infraroig. Cal recordar que la dèbil estrella brilla més en aquestes longituds d’ona. Durant 20 dies consecutius varen poder observar el sistema TRAPPIST-1 per caracteritzar finalment el fugitiu planeta. El resultat, però, no va ser el que s’esperava. Realment, sota l’aparença d’un únic planeta se n’amagaven quatre, amb períodes orbitals d’uns 4, 6, 9 i 12 dies. A més, Spitzer va revelar el senyal dèbil d’un altre planeta addicional TRAPPIST-1h. Hi havia, per tant, almenys set planetes al voltant de l’estel.

Comparació del sistema TRAPPIST-1 i el sistema solar interior.

La proximitat dels valors dels períodes orbitals dels sis primers planetes a divisions de nombres enters petits (8/5, 5/3, 3/2, 3/2 i 4/3, respectivament) ens indica que les òrbites dels planetes són ressonants i que, segurament, els planetes es formaren més lluny del seu estel del que estan ara i que posteriorment migraren a les posicions actuals. A més a més, les mesures precises de Spitzer demostren que els planetes interactuen entre ells, i, a més, en estar tan prop de l’estel, hi poden estar lligats per efectes de marea, mostrant-li sempre la mateixa cara, tal com passa amb la Lluna respecte de la Terra. Tindrien d’aquesta manera una rotació síncrona: el període de rotació i de translació de cada planeta serien iguals. Per tant cada cara dels planetes té dia/nit perpetua. Això determinarà el clima d’aquests cossos ja que presentaran vents intensos que bufen de l’hemisferi diürn al nocturn.

En principi la presència d’aigua líquida en el sistema planetari seria possible només per als planetes e, f, g que es troben ben endins de la zona habitable del sistema. Tanmateix els autors de l’article afirmen que la rotació síncrona de tots els planetes seria la causa d’altres configuracions no previstes, com ara l’existència de planetes amb superfícies totalment congelades, amb oceans interiors en la part nocturna, mentre la part diürna, més càlida, tindria una superfície lliure de gels. La possibilitat de vida en aquest tipus de planetes ha estat estudiada. El vídeo mostra una visió artística del possible aspecte d’aquests planetes.

La troballa és realment extraordinària. L’astrofísica  Elisa Quintana, del Goddard Space Flight Center de la NASA i membre de l’equip TRAPPIST comenta: “Tindre aquest sistema de set planetes és realment increïble. Us podeu imaginar la quantitat d’estrelles properes que podrien albergar munts i munts de planetes”

Aquest sistema és un laboratori excel·lent per estudiar l’evolució dels petits planetes com el nostre. A més a més, les seues atmosferes podran ser analitzades fàcilment pels futurs grans telescopis en construcció com l’E-ELT o pel James Webb Space Telescope. Buscar, i potser trobar, traces de vida a través de gasos bio-marcadors com el metà, l’ozó o d’altres serà un repte per a la pròxima dècada.

De tots els mons que hem vist en la ciència ficció, aquests són encara més extraordinaris“, diu Hannah Wakeford, un científic que treballa en exoplanetes a Goddard.

Imatges:

1.- Representació artística dels set planetes descoberts. NASA/JPL-Caltech/R. Hurt, T. Pyle (IPAC).
2.- Els set planetes al voltant de TRAPPIST-1 tal com es veurien des de la Terra amb un telescopi hipotètic de gran potència. NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (IPAC).
3.-  Com seria veure el cel des de la superfície del planeta TRAPPIST-1f. En estar el planeta ancorat per les marees a l’estel, la cara nocturna estarà congelada mentre que la cara diürna tindria aigua líquida. NASA/JPL-Caltech/T. Pyle (IPAC).
4.- Observacions infraroges del  Spitzer Space Telescope del sistema de set planetes que orbiten l’estel TRAPPIST-1. Es veu el canvi de lluminositat quan el planeta passa per davant de l’estel. Aquestes observacions varen permetre determinar molt precisament la grandària, distància a l’estel, la massa i la densitat dels planetes. NASA/JPL-Caltech/M. Gillon (Univ. of Liège, Belgium).
5.- Comparació del sistema de TRAPPIST amb el sistema solar interior. NASA/JPL-Caltech/R. Hurt, T. Pyle (IPAC).
6.- Comparació de les zones habitables del sistema de TRAPPIST amb el sistema solar interior. NASA//JPL-Caltech.
7.- TRAPPIST-1 Planets – Flyaround Animation. NASA/JPL-Caltech.

Un oceà efervescent a Encèlad

Encelad

L’aigua va fent-se cada vegada més present al nostre sistema solar. A Mart s’han trobat dipòsit d’aigua congelada, residu segurament dels oceans que cobrien gran part de l’hemisferi nord del planeta.

Tanmateix Europa, satèl·lit de Júpiter, presenta un oceà interior d’aigua salada protegit de l’espai exterior per una  capa de gel d’unes desenes de quilòmetres de gruix.

Ara, els investigadors de la nau Cassini, en òrbita al voltant de Saturn des del 2004, han confirmat el que ja se sospitava. El satèl·lit Encèlad, que se situa prop del sistema d’anells del planeta, també té un oceà interior. I aquest oceà sembla que és efervescent i podria ser amigable per a la vida microbiana.

Cassini descobrí el 2005 que la superfície d’Encèlad emetia dolls de gas i diversos materials formats per vapor d’aigua, partícules de gel i compostos d’hidrocarburs.

Un altre sobrevol de la nau Cassini l’any 2009 va descobrir, a més a més, que les partícules de gel dels dolls contenien grans de gel.

La mesura de la temperatura de fisures a la superfície mostraren valors tan “alts” com 190 K (-83 C) que revelen una font de calor interna que segurament és volcànica. I, com passa a la lluna de Júpiter Ió, la causa d’aquesta activitat volcànica ha de ser l’intensa força de marea causada per la proximitat de Saturn a Encèlad.

Dennis Matson del Jet Propulsion Laboratory de la NASA i els seus col·laboradors proposen un mecanisme molt senzill per explicar els dolls emesos pel satèl·lit saturnià. Els gasos dissolts en l’oceà interior forma bambolles que, en ser menys denses que l’aigua al seu voltant, s’escapen per les esquerdes del gel arrossegant amb elles vapor d’aigua, gels i altres materials.

I com diu Larry Esposito de la Universitat de Colorado, “Sabem que Encèlad té un oceà líquid, material orgànic i una font d’energia. I a més a més, coneixem organismes a la Terra en ambients similars. El satèl·lit compleix amb molts requisits  per a la vida“.

Caldrà estar atent a aquesta lluna de Saturn en un futur pròxim.

Més informació a la nota de premsa de la NASA.

Foto: NASA/JPL/SSI; Mosaic: Emily Lakdawalla