Trappist-1b es el exoplaneta más cercano de la estrella Trappist-1 de un total de 7 planetas rocosos. A principios del 2023 descubrieron que TRAPPIST-1 b tiene una temperatura diurna de aproximadamente 230°C, lo que sugiere que puede no tener atmósfera y se parece al planeta Mercurio. Una nueva investigación ha aportado más datos sobre este planeta.
El Dr. Jake Taylor del Departamento de Física de la Universidad de Oxford forma parte de un equipo de científicos dirigido por la Universidad de Montreal para analizar datos del Telescopio Espacial James Webb (JWST) del sistema exoplanetario TRAPPIST-1. La investigación arroja luz sobre la naturaleza de TRAPPIST-1 b, el exoplaneta que orbita más cerca de la estrella del sistema y también muestra la importancia de las estrellas madre a la hora de estudiar exoplanetas.
TRAPPIST-1 es un sistema cercano que consta de siete exoplanetas rocosos del tamaño de la Tierra que transitan por una estrella de tipo M8V, ideal para estudios en profundidad de exoplanetas pequeños y templados. Esta es la primera observación espectroscópica de cualquiera de los planetas TRAPPIST-1 obtenida utilizando el generador de imágenes del infrarrojo cercano y el espectrógrafo sin ranura (NIRISS) de JWST.
Atmósferas secundarias
Cada planeta TRAPPIST-1 ha sido observado previamente tanto desde el espacio como desde la Tierra, y estos datos rechazaron con seguridad atmósferas libres de nubes y ricas en hidrógeno; Sin embargo, las observaciones no pudieron limitar la presencia de atmósferas secundarias, cuya detección requiere una mayor precisión instrumental. El grupo estaba interesado en estas atmósferas secundarias, ya que son similares a la que existe alrededor de la Tierra y no se formaron mediante la acumulación de gases durante el período en que se formó la estrella.
En un artículo publicado en The Astrophysical Journal Letters , el grupo presenta los primeros espectros de transmisión de TRAPPIST-1 b con NIRISS en modo de espectroscopia sin rendija de objeto único (SOSS). Para estudiar el espectro de transmisión del exoplaneta, el equipo observó el planeta mientras pasaba frente a su estrella anfitriona en dos ocasiones diferentes. NIRISS/SOSS es uno de los modos de observación clave para estudiar las atmósferas de exoplanetas, puede medir la luz que pasa a través de la atmósfera de un exoplaneta entre 0,6 y 2,8 micrones, abarcando así parte del óptico y parte del infrarrojo. Con estas dos observaciones de tránsito, el grupo puede confirmar la ausencia de atmósferas libres de nubes y ricas en hidrógeno, pero no puede evaluar la presencia de atmósferas secundarias.
Contaminación estelar
Las atmósferas secundarias son difíciles de sondear porque producen pequeñas características espectrales observables. En el estudio, el equipo calcula que una atmósfera secundaria alrededor de TRAPPIST-1 b tendría características espectrales en el rango de 100 a 200 ppm; la precisión media lograda en los datos es de 83 ppm, por lo tanto, por debajo de la precisión necesaria prevista. A pesar de esto, no fue posible descartar la existencia de diferentes atmósferas secundarias, sino que se encontró que el espectro de transmisión estaba fuertemente influenciado por la contaminación de la estrella. Esta contaminación incluye: manchas estelares, fáculas y llamaradas estelares.
Si bien demuestran la capacidad de NIRISS/SOSS para lograr sensibilidad a atmósferas secundarias en exoplanetas del tamaño de la Tierra que orbitan estrellas de tipo tardío, los resultados resaltan el desafío de la contaminación estelar para los espectros de transmisión. El trabajo del grupo destaca una advertencia importante para futuras exploraciones, que exige observaciones adicionales para caracterizar empíricamente las heterogeneidades estelares y/o trabajos teóricos para mejorar la fidelidad del modelo para estrellas tan frías.
Instrumento de precisión
“La espectroscopia de transmisión constituye nuestra mejor técnica para estudiar atmósferas secundarias alrededor de planetas terrestres fríos y demostramos que JWST es más que capaz de alcanzar la precisión necesaria”, comenta el Dr. Taylor. El desafío que encontramos en este estudio es que los procesos físicos de la estrella anfitriona pueden dificultar nuestra interpretación de la atmósfera, ya que estas estrellas más frías tienen sus propias características espectrales. Es importante comprender esto, ya que la espectroscopia de transmisión es actualmente la única técnica que podemos utilizar para estudiar los planetas en la zona habitable de este sistema. Debemos estudiar la estrella con más detalle, nuestro estudio allana el camino para una caracterización estelar más detallada.
Referencia: Reconocimiento atmosférico de TRAPPIST-1 b con JWST/NIRISS: evidencia de una fuerte contaminación estelar en los espectros de transmisión, O Lim et al, The Astrophysical Journal Letters , 22 de septiembre de 2023