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 [1] 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 [2]
Fuentes y referencias:
Artículo original. [3]
Sistema con 4 planetas en zona de habitabilidad. [4]
¿Panspermia en TRAPPIST-1? [5]
Ilustracion: NASA.