En febrero de 2017, los científicos de la NASA anunciaron la existencia de siete planetas terrestres (es decir, rocosos) dentro del sistema estelar TRAPPIST-1. Desde entonces, el sistema ha sido el punto focal de una intensa investigación para determinar si alguno de estos planetas podría ser habitable o no. Al mismo tiempo, los astrónomos se han estado preguntando si todos los planetas del sistema se tienen en cuenta.
Por ejemplo, ¿podría este sistema tener gigantes gaseosos al acecho en sus alcances exteriores, como lo hacen muchos otros sistemas con planetas rocosos (por ejemplo, el nuestro)? Esa fue la pregunta que un equipo de científicos, dirigido por investigadores del Instituto de Ciencia Carnegie, intentó abordar en un estudio reciente. Según sus hallazgos, TRAPPIST-1 puede ser orbitado por gigantes gaseosos a una distancia mucho mayor que sus siete planetas rocosos.
El estudio, titulado "Restricciones astrométricas en las masas de planetas gigantes de gas de período largo en el sistema planetario TRAPPIST-1", apareció recientemente en El diario astronómico. Como indican en su estudio, el equipo se basó en observaciones de seguimiento hechas de TRAPPIST-1 durante un período de cinco años (de 2011 a 2016) utilizando el telescopio du Pont en el Observatorio Las Campanas en Chile.
Utilizando estas observaciones, buscaron determinar si TRAPPIST-1 podría tener gigantes gaseosos no detectados previamente que orbitaban dentro de los límites exteriores del sistema. Como explicó el Dr. Alan Boss, astrofísico y científico planetario del Departamento de Magnetismo Terrestre del Instituto Carnegie y autor principal del artículo, en un comunicado de prensa de Carnegie:
“Varios otros sistemas estelares que incluyen planetas y súper-Tierras del tamaño de la Tierra también albergan al menos un gigante gaseoso. Entonces, preguntar si estos siete planetas tienen hermanos gigantes gaseosos con órbitas de período más largo es una pregunta importante ".
Durante años, Boss realizó una encuesta de búsqueda de exoplanetas con los coautores del estudio: Alycia J. Weinberger, Ian B. Thompson, et al. - Conocido como el Carnegie Astrometric Planet Search. Esta encuesta se basa en la Carnegie Astrometric Planet Search Camera (CAPSCam), un instrumento en el telescopio du Pont que busca planetas extrasolares utilizando el método astrométrico.
Este método indirecto de búsqueda de exoplanetas determina la presencia de planetas alrededor de una estrella al medir el bamboleo de esta estrella anfitriona alrededor del centro de masa del sistema (también conocido como su baricentro). Usando CAPSCam, Boss y sus colegas se basaron en varios años de observaciones de TRAPPIST-1 para determinar los límites de masa superiores para cualquier gigante gaseoso potencial que orbita en el sistema.
A partir de esto, concluyeron que los planetas que tenían hasta 4.6 Júpiter Masas podrían orbitar la estrella con un período de un año. Además, descubrieron que los planetas de hasta 1,6 masas de Júpiter podían orbitar la estrella con períodos de 5 años. En otras palabras, es posible que TRAPPIST-1 tenga algunos gigantes gaseosos de período largo en órbita alrededor de sus alcances exteriores, de la misma manera que existen gigantes gaseosos de período largo más allá de la órbita de Marte en el Sistema Solar.
De ser cierto, la existencia de estos planetas gigantes podría resolver un debate en curso sobre la formación de los gigantes gaseosos del Sistema Solar. Según la teoría más ampliamente aceptada sobre la formación del Sistema Solar (es decir, Hipótesis Nebular), el Sol y los planetas nacieron de una nebulosa de gas y polvo. Después de que esta nube experimentó un colapso gravitacional en el centro, formando el Sol, el polvo y el gas restantes se aplanaron en un disco que lo rodeaba.
La Tierra y los otros planetas terrestres (Mercurio, Venus y Marte) se formaron más cerca del Sol debido a la acumulación de minerales y metales de silicato. En cuanto a los gigantes gaseosos, hay algunas teorías competitivas sobre cómo se formaron. En un escenario, conocido como la teoría de la acumulación de núcleos, los gigantes gaseosos también comenzaron a acumularse a partir de materiales sólidos (formando un núcleo sólido) que se hizo lo suficientemente grande como para atraer una envoltura de gas circundante.
Una explicación competitiva, conocida como la teoría de la inestabilidad del disco, afirma que se formaron cuando el disco de gas y polvo adquirió una formación de brazo espiral (similar a una galaxia). Estos brazos comenzaron a aumentar en masa y densidad, formando aglomeraciones que se unieron rápidamente para formar gigantes gaseosos. Utilizando modelos computacionales, Boss y sus colegas consideraron ambas teorías para ver si los gigantes gaseosos podrían formarse alrededor de una estrella de baja masa como TRAPPIST-1.
Mientras que la acumulación de núcleos no era probable, la teoría de la inestabilidad de disco indicaba que podrían formarse gigantes gaseosos alrededor de TRAPPIST-1 y otras estrellas enanas rojas de baja masa. Como tal, este estudio proporciona un marco teórico para la existencia de gigantes gaseosos en sistemas estelares enanos rojos que ya se sabe que tienen planetas rocosos. Esta es sin duda una noticia alentadora para los cazadores de exoplanetas, dada la avalancha de planetas rocosos que se han encontrado orbitando enanas rojas en los últimos tiempos.
Además de TRAPPIST-1, estos incluyen el exoplaneta más cercano al Sistema Solar (Proxima b), así como LHS 1140b, Gliese 581g, Gliese 625b y Gliese 682c. Pero como también señaló Boss, esta investigación aún está en pañales, y se necesita mucha más investigación y discusión antes de que se pueda decir algo concluyente. Afortunadamente, estudios como este están ayudando a abrir la puerta a tales estudios y debates.
"Los planetas gigantes gaseosos encontrados en órbitas de largo período alrededor de TRAPPIST-1 podrían desafiar la teoría de la acumulación de núcleos, pero no necesariamente la teoría de la inestabilidad del disco", dijo Boss. "Hay mucho espacio para una mayor investigación entre las órbitas de período más largo que estudiamos aquí y las órbitas muy cortas de los siete planetas TRAPPIST-1 conocidos".
Boss y su equipo también afirman que las observaciones continuas con la CAPSCam y los refinamientos adicionales en su canal de análisis de datos detectarán cualquier planeta de período largo o impondrán una restricción aún más estricta en sus límites de masa superiores. Y, por supuesto, el despliegue de los telescopios infrarrojos de próxima generación, como el telescopio espacial James Webb, ayudará en la búsqueda de gigantes gaseosos alrededor de estrellas enanas rojas.
