NeoFronteras

Actualidad sobre TRAPPIST-1

Área: Espacio — Sábado, 13 de Mayo de 2017

Explican la estabilidad del sistema planetario TRAPPIST-1.

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Todos nos quedamos fascinados este tiempo atrás cuando se publicó que el sistema TRAPPIST-1 consistía en 7 planetas de tipo telúrico con una tamaño similar al de la Tierra y que 3 o 4 de ellos estaban en la zona de habitabilidad.

Los siete planetas están apegotados en una región pequeña de entre 0,01 y 0.065 UA alrededor de una estrella de tipo enana roja ultrafría. Es un sistema que se antoja increíble.

Pero, además del optimismo, no está de más hablar de los inconvenientes de este sistema. Podemos reparar, por ejemplo, en que estas estrellas tienen juventudes turbulentas en las que proliferan tormentas solares. También son estrellas que tiene una gran emisión en términos relativos en rayos X y ultravioletas (UV).

Las partículas cargadas de esas tormentas pueden desviarse con un campo magnético y los rayos X con una atmósfera gruesa. Pero los UV son más complicados de parar y sólo una buena capa de ozono puede proteger a la vida de sus efectos esterilizantes. Si, además, los planetas están muy cerca de la estrella, como les pasa a estos planetas, la ley del inverso del cuadrado de la distancia no ayuda a reducir la intensidad de la radiación recibida.

Un trabajo de finales de febrero apunta sobre esta cuestión. Si se asume que la estrella de TRAPPIST-1 emite menos radiación UV que el Sol todos los planetas de la zona habitable recibirían menos radiación ultravioleta que la Tierra siempre que contaran con oxígeno para formar ozono. Pero este escenario no es realista, pues este tipo de estrellas suelen emitir más UV que el Sol según los modelos. Aunque la realidad es que nadie ha medido la emisión UV de esta estrella de momento.

Aunque haya más emisión UV la vida en estos planetas estaría a salvo si estos tuvieran atmósferas como la terrestre con su capa de ozono. Incluso con menos densidad atmosférica los niveles de UV podrían ser tolerables en alguno de estos planetas de la zona habitable.

Pero si carecen de oxígeno los niveles serían 10.000 veces superiores a los terrestres, aniquilando toda posible vida. Aunque esta podría verse protegida en el mar bajo una capa de suficiente agua.

Al final, sin saber cómo son las atmósferas de estos planetas no podemos decir gran cosa. Pero con los nuevos telescopios esto será posible en el próximo futuro.

Otro problema es que las enanas rojas evolucionan y se contraen con el tiempo, por lo que la zona de habitabilidad se desplaza. Esto significa que los planetas que ahora son habitables antes eran demasiado calientes para poderlo ser. Sin embargo, los modelos de formación sugieren que los planetas se forman en el zonas exteriores y luego migran al interior, por lo que podrían evitar un efecto invernadero descontrolado que los secase. Pero esto tampoco lo sabemos seguro hasta que se tomen espectros de sus atmósferas.

Otro aspecto a tener en cuenta es que es muy posible que estos mundos sufran acoplamiento de marea y que muestren siempre el mismo lado hacia su estrella. Si es así, en una cara será de día continuamente y en otro habrá una gélida noche eterna. Los modelos atmosféricos predicen que la circulación de la atmósfera reparte el calor, así que no sería una catástrofe. Pero un periodo de rotación largo puede impedir que se tenga un campo magnético potente y esto es importante para desvíar las partículas cargadas a alta velocidad de las tormentas solares. Pero este acoplamiento se puede evitar si los planetas están en resonancia con algún otro. Esto nos lleva hacia la siguiente historia.

El problema de TRAPPIST-1 es que no debería existir, simplemente los planetas están tan cerca unos de otros que cualquier perturbación haría que chocasen entre sí en menos de un millón de años, un instante desde el punto de vista astronómico. Es lo que dicen las simulaciones. El sistema tiene que ser inestable, pero está ahí para demostrarnos que no es así. Algo estabiliza este sistema planetario.

Dan Tamayo (Scarborough’s Centre for Planetary Science) y sus colaboradores parece que han encontrado la razón de esta estabilidad. Han hallado que los planetas de este sistema están sometidos a un cadena resonante que estabiliza el sistema. Por cada 2 órbitas del planeta exterior los demás efectúan (de fuera hacia adentro) exactamente 3, 4, 6, 9, 15 y 24 órbitas respectivamente. Este patrón repetitivo asegura que el sistema permanece estable por largos periodos de tiempo.

Esto es similar a lo que les pasa a Plutón y Neptuno, cuyas órbitas se cruzan, pero no colisionan porque por cada dos órbitas de Plutón, el planeta Neptuno realiza tres. Pero en este caso de TRAPPIST-1 esta estrategia se lleva a un nivel aún mayor en el que los periodos orbitales de estos siete planetas están todos sincronizados según el patrón visto anteriormente.

Los investigadores han creado animación en la que explican esto y en la que logran traducir a música el comportamiento orbital de estos planetas.

Asocian a cada planeta una nota de piano con una frecuencia que es proporcional al periodo orbital y que suena cada vez que el planeta pasa por delante de la estrella según nuestra perspectiva. Además multiplicaron estas frecuencias por un número lo suficientemente grande para que cayera dentro de la gama de audición humana. Sobre todo ello añaden un golpe de percusión cada vez que una planeta adelanta a otro.

Como los planetas de TRAPPIST-1 tienen periodos que son múltiplos enteros unos de otros se crea un patrón musical repetitivo. Además, razones enteras entre distintas frecuencias hacen que dos notas que suenen a la vez sean placenteras al oído humano.

“La mayoría de los sistema planetarios suenan como una banda de músicos aficionados en la que cada uno toca a su ritmo. TRAPPIST-1 es diferente, es un supergrupo en el que sus siete miembros sincronizan sus partes en a un tempo casi perfecto”, dice Matt Russo, (Canadian Institute for Theoretical Astrophysics, CITA).

Según Tamayo, incluso la órbitas sincronizadas de este modo no sobreviven durante mucho tiempo por culpa del caos determinista. Así que para que esto no ocurra se necesita además que las órbitas estén perfectamente alineadas.

Este sistema planetario sobrevive porque su configuración es muy exacta, posiblemente casi perfecta.

Esta exactitud se tuvo que alcanzar en el pasado, incluso cuando los planetas se estaban formando en el disco protoplanetario. Al formarse los planetas estos ya estaban colocados en un buen lugar y luego, a lo largo de la evolución del sistema, se fueron colocando unos respecto a otros hasta alcanzar esta configuración resonante tan precisa. Así que en ese pasado las órbitas de los planetas de TRAPPIST-1 se fueron ajustando para ser armoniosas respecto a las de los vecinos.

“Parece de algún poético que esta especial configuración que genera esta notable música pueda ser además responsable de la supervivencia del sistema en el momento actual”, dice Tamayo.

Copyleft: atribuir con enlace a http://neofronteras.com/?p=5528

Fuentes y referencias:
Artículo original.
Sistema con 4 planetas en zona de habitabilidad.
¿Panspermia en TRAPPIST-1?
Ilustracion: NASA.

Salvo que se exprese lo contrario esta obra está bajo una licencia Creative Commons.
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14 Comentarios »

  1. Miguel Ángel:

    Como en una banda de jazz, empieza el piano y, uno a uno, se van incorporando otro seis instrumentos. ¡Muy hermoso!

  2. lluís:

    Dice aquí que en un periodo de rotación largo puede impedir que se tenga un campo magnético potente. ¿Se sabe si tienen un núcleo estos planetas? Supongo que sí puesto que si retienen átmósferas es porque tienen campo magnético que sería generado por un núcleo.

    En cuanto al ajuste de esas órbitas es algo realmente asombroso, como lo es que unos fenómenos de resonancia (en cadena) puedan estabilizar un sistema.

    Los videos, con su musiquita,como dice el amigo Miguel Ángel, son una maravilla.

    Un abrazo, Miguel Ángel.

  3. Dr. Thriller:

    Huy, es que debe ser mucho más complicado que esto. ¿Y los armónicos? Veamos: 1, 4/3, 2, 3, 5 y 6. Interesante serie, si nos recreamos en la “ley” de Titius-Bode (que habrá que resucitar todo esto algún día porque está claro que las ondas de gravedad parecen hacer música, casi que sí), tenemos que la afinación del Sistema Solar, muy grosso modo (digamos errores del 5% permitido) queda así de malsonante:

    1, 5/2, 4+1/7, 7+4/5, 49+1/4, 122+1/6, 348+3/5 y 683+3/4,

    pero claro, aquí hay mucha metralla y hay que resonar con mucho escombro, aparte algunos (bueno, todos, menos esta bola) se columpian arriba y abajo de la eclíptica con bastante comodidad (para ellos). No es un sistema tan afinadito como ese. Además allí las masas son del mismo orden de magnitud y aquí la cuerda de 49 y cuarto es abusona.

    Pero sí, la analogía de la música es perfectísimamente válida. Ya decían en la antigüedad la Música de las Esferas (Cristalinas), más allá de ellas estaban los cielos con la Santísima Virgen, como dice la Cantata de Juan Manuel de la Puente, que todos los once cielos ilumina (claramente se le fue la pinza, Urano no estaba ni descubierto).

    Pero sí, antes creían en la música de las alturas. Y bueno, esta es armónica (de armonía), pero bueno, también hay Heavy Metals y cosas de esas. Muy bulleras.

  4. Tomás:

    Dice el artículo que las órbitas de Plutón y Neptuno se cruzan, pero no es así. Además de la resonancia 2/3, que -diría- podría dar lugar a una colisión al ser 6 múltiplo de los dos si se partiese de una posición propicia de ambos, resulta que las órbitas nunca intersectan, por lo que es imposible un choque. Otra cuestión sería si, dada la gran masa de Neptuno respecto a Plutón, si alguna vez se hallan en su máxima proximidad, la atracción de Neptuno modificase la órbita de Plutón. Una vez calculé la máxima aproximación entre las órbitas (creo que encontraría la distancia hallada -pienso que solo aproximadamente-entre mis papeles), y parecía suficientemente grande para no tener nada que temer aún en el caso de máxima aproximaciónr, pero no tenía, ni tengo, capacidad para calcular este último problema.
    Proyectada sobre el plano que contenga la órbita de Neptuno, la órbita de Plutón intercepta la de Neptuno, pero vistas en tres dimensiones, la de Plutón es muy excéntrica y está en un plano muy inclinado, mientas que Neptuno tiene muy poca excentricidad e inclinación. Además en el perihelio de Plutón es cuando las órbitas están más cerca y cuando más velocidad lleva el planeta enano.

  5. Miguel Ángel:

    Muchas gracias, querido Lluís. Quiero dedicarte esta…

    https://www.youtube.com/watch?v=CLJHX5yaumA

    …que quizá te recuerde, como a mí, buenos tiempos pasados, cuando éramos piratas.

    ¡Salud y un fuerte abrazo!

  6. Dr. Thriller:

    Bueno, el choque es algo que siempre está ahí. Si las órbitas no son estables (en este caso, la de Plutón dado que al tener muchísima menos masa que Neptuno será quien altere drásticamente su velocidad por transferencia de momento), éstas pueden irse modificando en el tiempo, y eventualmente terminar en una colisión (o una eyección, o una captura). De hecho, se piensa que Tritón es un “Plutón” capturado, cuándo, ésa es la pregunta. Si fue muy recientemente -en términos geológicos- entonces el cuadro es muy otro.

  7. Tomás:

    Yo diría que tanto Tritón como Plutón-Caronte son cuerpos capturados, aunque de diferente forma, de manera que los resultados han sido diferentes. Uno a acabado como satélite y el otro ha mantenido una órbita lejana a Neptuno, aunque no me atrevería a pronosticar si eso se mantendrá en tiempos astronómicos. Posiblemente ambos se originaron en el cinturón de Kuiper donde ha de haber algún choque muy de cuando en cuando. Porque la órbita de Neptuno “roza” la parte más cercana del cinturón y el afelio de Plutón roza el límite exterior, o sea que ha de atravesarlo, ya que este tiene cierto grosor, aunque sus componentes estén muy separados.

  8. Tomás:

    ¡Perdón! ¡Como estoy estos días! “Ha acabado”; no “a acabado”. Lo siento.

  9. Dr. Thriller:

    En castellano antiguo (como en casi todas las lenguas romances) el verbo “haber” se escribía sin hache (como aún en francés), es lógico, esa hache no se pronunciaba (las otras sí, era “jernández” o “jarina”, como “jamelgo” -famelicu > hamelgo, luego se volvió muda, pero eso fue después), no tenía sentido gastar tiempo y tinta poniéndola. A auudo (avudo), as dexado (dejado), ouieres (hobieres) uisto (visto). Un detalle muy curioso que se suele ignorar es lo de “se lo dije” (que debería ser, “le lo dije”, dativo-acusativo), es que era “ge lo dixe” (g catalana), como lo de cosecha (antiguo cogecha, de coger). Nada de cacofonías, como dicen en la RAE. Dios, qué tropa. La RAE.

    Cualquier día nos hacemos todos modernos y escribimos en antiguo. A fin de cuentas, en eso llamado la Edad de Oro, menos en los tiempos verbales (todos con v, ahora con b), ponían b y v como les daba la gana. Sonaban igual. No habia academias, no había normas, escribían más o menos de forma consensuada y lograron, o eso se dice, las cumbres de la literatura en esta lengua. Y por supuesto, lo de los acentos era como caótico.

    Pero bueno, nada nuevo bajo el Sol. Los mayores avances de la ciencia en la historia se hicieron bajo tres sistemas de unidades (el francés revolucionario alias internacional, el británico imperial y el americano porque yo lo valgo). No parece que supusiera el menor problema.

  10. Tomás:

    Creo que, en esto de la gramática, cada uno tiene su teoría. Por mi parte iría a eliminar toda consonante que suene igual o muy similar, entre otras muchas cosas. Por ejemplo pondría el acento siempre donde suene, olvidándome de si son galgos o podencos, o sea, llanas o agudas, esdrújulas o esdrujulísimas. Pero eso es otro cantar al que no se refiere el artículo. Además de algo tienen que comer los académicos.

  11. Quico:

    Comenta el Dr Thriller: “la Cantata de Juan Manuel de la Puente, que todos los once cielos ilumina (claramente se le fue la pinza, Urano no estaba ni descubierto).”
    Bueno, en realidad no se le fue tanto. Lo de los once cielos se encuentra en muchos lugares de la astronomía mística antigua desde el Irán hasta España. A los 7 cielos planetarios (incluido el de la luna) se añadían dos “esferas” que se suponía envolvían la tierra (la esfera del aire y la del fuego), luego y por encima de todos los anteriores,la esfera de las estrellas fijas y -completando el número de 11 esferas o cielos- el “cielo cristalino” más allá de las estrellas.

  12. Miguel Ángel:

    Yo tampoco lo sabía. Muchas gracias por el apunte, Quico.

  13. Dr. Thriller:

    Pues, es probable que lo haya leído alguna vez, pero desde luego lo había olvidado en el momento de escribir mi exabrupto, más allá de recordar que algo de eso era. Aparte mi bufonada, puestos en serio, evidentemente Juan Manuel no hacía los libretos (así que en cualquier caso no podía írsele la pinza), simplemente se dedicaba a ponerles música, estilo Bach que sin el menor problema (no estaba para nada mal visto en la época) reciclaba la cantata “Oh Señor, gracias por enviar la peste bubónica a mi pueblo y exterminar a mis seres queridos, mi Fe es mi fortaleza” en el panegírico “Oh Gran Elector de Churroberg, Ser de la Luz Santa y Cegadora y Preclaro Linaje, ante ti nos partimos las vértebras en reverencia”. No tengo ni idea de quién era el libretista, pero eran todos, como se ve, unos profesionales de los que ya no se fabrican (igual que muchas de las manufacturas de la época).

    Gracias por la puntualización, y aprovecho también para agradecer a Lluís que me recordó que el del electrón era Wheeler (pues claro, quién si no).

  14. Miguel Ángel:

    ¡¡Ay la leche, Dr. Thriller!!, Ja, ja, ja…

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