TRAPPIST-1

TRAPPIST-1
Tipus	nana roja, ultra-cool dwarf ^(en) , estrella amb alt moviment propi, estrella de poca massa i font propera a infrarrojos
Tipus espectral (estel)	M8.0[1]
Cossos fills	TRAPPIST-1b TRAPPIST-1c TRAPPIST-1d TRAPPIST-1e TRAPPIST-1f TRAPPIST-1g TRAPPIST-1h
Constel·lació	Aquari
Època	J2000.0
Creació	fa 500 milions d'anys
Característiques físiques i astromètriques
Distància de la Terra	12,4669 pc [2]
Radi	0,117 R☉[3]
Magnitud absoluta	18,4
Magnitud aparent (V)	18,798 (banda V)[4]
Massa	0,08 M☉[3]
Temperatura efectiva	2.400 K[5]
Paral·laxi	80,2123 mas[2]
Moviment propi (declinació)	−479,038 mas/a [2]
Periode de rotació	1,4 d
Moviment propi (ascensió recta)	930,788 mas/a [2]
Velocitat radial	−52,003101 km/s[6]
Gravetat superficial equatorial	100.000 cm/s²[5]
Ascensió recta (α)	23^h 6^m 29.3685^s[2]
Declinació (δ)	-6° 57' 30.9627''[2]
Metal·licitat	0,04[7]
Color	índex de color R-V= 2,33
Temperatura de superfície	2.550 K
Lluminositat	0
Edat estimada	7,6 mil milions d'anys[8]
Catàlegs astronòmics
2MASS J23062928-0502285 (2MASS) Gaia DR2 2635476908753563008 (Gaia Data Release 2) Karmn J23064-050 (CARMENES input catalogue of M dwarfs. I. Low-resolution spectroscopy with CAFOS) TIC 278892590 (TESS Input Catalog) Gaia DR3 2635476908753563008 (Gaia DR3)

Posició de TRAPPIST-1 (en roig) a la constel·lació d'Aquari.

TRAPPIST-1,^[9] coneguda també com a 2MASS J23062928-0502285, és una estrella nana ultra-freda de tipus espectral M8 V (nana roja de tipus avançat)^[10][11] ubicada a 39 anys llum (12 parsecs; 370 petametres) de la Terra, a la constel·lació d'Aquari.^[12] No és gaire més gran que Júpiter i emet una fracció de la radiació del Sol,^[13][14][15] i la seva classe és M8V.^[16]
M8.2V^{[nota 1]}

El 2015, un equip d'astrònoms dirigits per Michaël Gillon,^[10] de l'Institut d'Astrofísica i Geofísica de la Universitat de Lieja a Bèlgica, va utilitzar el telescopi TRAPPIST (TRAnsiting Planets and PlanetesImals Small Telescope, en català Telescopi Petit per a Planetes en Trànsit i planetesimals) a l'Observatori de la Silla al desert d'Atacama (Xile) per observar TRAPPIST-1 i buscar-hi planetes de mida similar a la Terra que la orbitessin mitjançant el mètode de trànsit, i en descobriren tres, TRAPPIST-1 b, TRAPPIST-1 c i TRAPPIST-1 d.^[13][11][17] El 22 de febrer del 2017, un grup d'astrònoms sota la direcció del mateix Gillon anunciaren el descobriment de quatre exoplanetes més al voltant de TRAPPIST-1.^[18] A més del TRAPPIST, aquesta cerca va utilitzar el Very Large Telescope del Paranal i el Telescopi espacial Spitzer de la NASA, entre d'altres, i es va descobrir que almenys tres, i possiblement tots, estan en la seva zona d'habitabilitat estel·lar.^{[19][20][21][22][23][24]}

Descobriment

L'estel al voltant del qual orbita el sistema, fou descobert al 1999 durant la investigació ‘Two Micron All-Sky Survey’ (2MASS).^[25] Es va catalogar amb la designació "2MASS J23062928-0502285". La numeració fa referència a l'ascensió recta i la declinació de la posició de l'estrella en el cel i la "J" fa referència a l'Època juliana.

Un equip de la Universitat de Lieja va estudiar el sistema i va fer les observacions inicials usant el Transiting Planets and Planetesimals Small Telescope–South des de setembre a desembre de 2015 i va publicar els seus descobriments al maig de 2016 a la revista Nature.^[13][10] El nom del telescopi i de l'acrònim resultant fa referència a la cervesa trapista produïda per l'ordre religiosa dels trapencs de Bèlgica.^[26] Quan es van descobrir els primers exoplanetes al seu voltant, es seus descobridors la designaren com a "TRAPPIST-1".

Els planetes es designen en l'ordre del seu descobriment, començant amb la b per al primer planeta descobert, c per al segon i així successivament.^[27] Els tres primers planetes al voltant de TRAPPIST-1 es van anomenar b, c i d en ordre ascendent del seu període orbital,^[10] i el segon conjunt de descobriments van rebre la designacions de e fins h.

Sistema planetari

Els set petits planetes, anomenats TRAPPIST-1 b, TRAPPIST-1 c, TRAPPIST-1 d, TRAPPIST-1 e, TRAPPIST-1 f, TRAPPIST-1 g i TRAPPIST-1 h, orbiten molt a prop de l'estrella, el més proper, TRAPPIST-1 b, a només 0,011 ua; i el més llunyà, TRAPPIST-1 h, a 0,06 ua (Mercuri es troba a 0,387 ua del Sol).

Els períodes orbitals, temps que empren en realitzar una volta a la seva estrella, són extremadament curts comparats amb els dels planetes del sistema solar. Van des d'1,51 dies per a TRAPPIST-1 b, a uns 20 dies per a TRAPPIST-1 h.^[13]

Al voltant de les dimensions, són semblants a la Terra. El més petit, TRAPPIST-1 h, té un radi 0,76 vegades el radi de la Terra; i el major, TRAPPIST-1 g, és lleugerament més gran que la Terra, amb un radi 1,13 vegades superior.^[19]

Les masses també són semblants a la de la Terra. El menys massiu és TRAPPIST-1 d, que té una massa 0,41 vegades la de la Terra; i el més massiu és TRAPPIST-1 c amb 1,38 vegades la massa de la Terra (la massa de TRAPPIST-1 h no s'ha pogut determinar).^[19]

Planeta	Massa (M⊕)	Radi (R⊕)	Període (Dies)	Òrbita semimajor (ua)	Excentricitat	Insolació (I⊕)
b	0,85±0,72	1.086 ± 0.035	1,510848 ± 0,000019	0,01111	< 0,081	4,25 ± 0,38
c	1,38±0,61	1.056 ± 0.035	2,421848 ± 0,000028	0,01522	< 0.083	2,26 ± 0,21
d	0,41±0,27	0.772 ± 0.030	4.049610 ± 0.000063	0.021 ± 0.06	< 0.070	0,02–1
e	0,68±0,58	0.918 ± 0.039	6,099615 ± 0.000011	0,028	< 0.085
f	0,68±0,18	1.045 ± 0.038	9,206690 ± 0,000015	0,037	< 0.063
g	1,34±0,88	1.127 ± 0.041	12,35294 ± 0,00012	0,045	< 0.061
h	-	0.755 ± 0.034	20 ^+15−6	0,063 ^+0.027−0.013	-

Ref:^[28]

Ressonància orbital

Les òrbites dels planetes b-g es troben pràcticament en ressonància en tenir uns període d'aproximadament 24/24, 24/15, 24/9, 24/6, 24/4 24/3, respectivament, o proporcions amb el veí més proper (de dins enfora) d'uns 8/5, 5/3, 3/2, 3/2 i 4/3 (1.603, 1.672, 1.506, 1.509 i1.342). Això representa la cadena més llarga coneguda d'exoplanetes quasi ressonants, i es pensa que aquest fet resulta de les interaccions entre els planetes mentre migraven cap a l'interior amb el disc protoplanetari residual després d'haver-se format a distàncies més llunyanes.^[29] Aquesta migració incrementa la possibilitat que hi hagi quantitats substancials d'aigua en aquests planetes. Es desconeix si h presenta una ressonància orbital amb els altres sis planetes a causa del escàs coneixement del seu període orbital.

Fonts de radiació de raigs X i UVA en el sistema

Un estudi de raigs X XMM-Newton mostra que els planetes de mida similar a la Terra dins la zona d'habitabilitat de l'estrella estan subjectes a prou radiació de raigs X i de radiació ultravioleta extrema per alterar significativament la seva atmosfera primària i possiblement la secundària.^[30]

Espectroscopia d'atmosferes planetàries

A cause de la relativa proximitat del sistema, de la mida petita del primari i dels alineaments orbitals que produeix el trànsit, les atmosferes dels planetes de TRAPPIST-1 són susceptibles de ser investigats mitjançant transmissions espectroscòpiques.^[31]

L'espectre de transmissió combinada de TRAPPIST-1 b i c, obtingut pel telescopi espacial Hubble, descarta una atmosfera dominada per l'hidrogen lliure de núvols, per això és improbable que alberguin una cobertura gasosa extensa excepte que estigui ennuvolat a altituds elevades. A cause de l'espectre sense característiques és possible que hi hagin altres estructures atmosfèriques, des d'atmosferes amb vapor d'aigua lliures de núvols fins a atmosferes similars a les de Venus.^[32]

Les observacions futures d'altres telescopis com el JWST o EELT, seran capaces d'avaluar el contingut en gasos hivernacle de les atmosferes, permeten estimacions més acurades de les condicions en la superfície dels planetes. També podran detectar la biosignatura del metà o l'ozó^[33] en les atmosferes d'aquests planetes, si la vida hi està present.^[12][34][35]

Pèrdua d'aigua

TRAPPIST-1b i c poden haver perdut fins a 15 oceans terrestres d'aigua i depenent del seu contingut inicial d'aigua, podrien tenir prou aigua com a per continuar sent habitables.^[36]

Fixació de marea

Els set planetes es probable que presentin sincronització de marea (un dia = un any),^[29] fent que el desenvolupament de la vida sigui "força més desafiant".^[37] Una possibilitat menys probable és que alguns podrien estar atrapats en una ressonància orbital d'ordre més elevat. Els planetes en fixació de marea tenen unes grans diferències de temperatura entre les seves cara il·luminada permanentment i la permanentment fosca, el que pot provocar vents extremadament forts en els planetes. Les millors localitzacions per la vida serien doncs, prop de les zones en penombra entre les dues cares.

Cultura popular

El 23 de febrer de 2017, Nate Swinehart va realitzar un Google Doodle per a celebrar el descobriment del planeta.^[38]

El 24 de febrer de 2017, Frontier Developments, els desenvolupadors del joc Elite: Dangerous, van anunciar que TRAPPIST-1 s'afegiria al joc com a part de la propera actualització 2.3.^[39]

Notes

1. Basat en l'estimació de tipus espectral fotomètrica

Referències

1. «The Ultracool SpeXtroscopic Survey. I. Volume-limited Spectroscopic Sample and Luminosity Function of M7-L5 Ultracool Dwarfs». Astrophysical Journal, 2, 10-2019, pàg. 35. DOI: 10.3847/1538-4357/AB253D.
2. Afirmat a: Gaia Early Data Release 3. Indicat a la font segons: SIMBAD. Llengua del terme, de l'obra o del nom: anglès. Data de publicació: 3 desembre 2020.
3. Adam J. Burgasser «Temperate Earth-sized planets transiting a nearby ultracool dwarf star» (en anglès). Nature, 7602, 02-05-2016, pàg. 221–224. DOI: 10.1038/NATURE17448.
4. Edgardo Costa «The Solar Neighborhood. XVI. Parallaxes from CTIOPI: Final Results from the 1.5 m Telescope Program» (en anglès). Astronomical Journal, 3, 04-08-2006, pàg. 1234–1247. DOI: 10.1086/505706.
5. «Exploring the stellar properties of M dwarfs with high-resolution spectroscopy from the optical to the near-infrared» (en anglès). Astronomy and Astrophysics, 12-2018, pàg. 180–180. DOI: 10.1051/0004-6361/201833500.
6. «APOGEE Data and Spectral Analysis from SDSS Data Release 16: Seven Years of Observations Including First Results from APOGEE-South». Astronomical Journal, 3, 9-2020. DOI: 10.3847/1538-3881/ABA592.
7. Michaël Gillon «Early 2017 observations of TRAPPIST-1 with Spitzer» (en anglès). Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 3, 09-01-2018, pàg. 3577-3597. DOI: 10.1093/MNRAS/STY051.
8. Adam J. Burgasser «On the Age of the TRAPPIST-1 System» (en anglès). Astrophysical Journal, 2, 17-08-2017, pàg. 110. DOI: 10.3847/1538-4357/AA7FEA.
9. «TRAPPIST-1b». Open Exoplanet Catalogue. Arxivat de l'original el 2016-11-06. [Consulta: 2 maig 2016].
10. Gillon, Michaël et al «Temperate Earth-sized planets transiting a nearby ultracool dwarf star». Nature, 533, 7602, 5-2016, pp. 221-224. Bibcode: 2016Natur.533..221G. DOI: 10.1038/nature17448.
11. «Three Potentially Habitable Worlds Found Around Nearby Ultracool Dwarf Star – Currently the best place to search for life beyond the Solar System».
12. Chang, Kenneth «7 Earth-Size Planets Identified in Orbit Around a Dwarf Star». New York Times, 22-02-2017 [Consulta: 22 febrer 2017].
13. «Could these newly-discovered planets orbiting an ultracool dwarf host life?». The Guardian, 02-05-2016.
14. Prenent la magnitud visual absoluta de TRAPPIST-1 ${\displaystyle \scriptstyle M_{V_{\ast }}=18.4}$ i la magnitud visual absoluta del Sol ${\displaystyle \scriptstyle M_{V_{\odot }}=4.83}$, la lluminositat visual es pot calcular per ${\displaystyle \scriptstyle {\frac {L_{V_{\ast }}}{L_{V_{\odot }}}}=10^{0.4\left(M_{V_{\odot }}-M_{V_{\ast }}\right)}}$
15. La gravetat en la superfície es calcula directament a partir de la llei de la gravitació universal de Newton, el que dona la fórmula${\displaystyle \scriptstyle g={\frac {GM}{r^{2}}}}$on M és la massa de l'objecte, r és el seu radi i G és la constant gravitacional
16. Costa, E.; Mendez, R.A.; Jao, W.-C.; Henry, T.J.; Subasavage, J.P.; Ianna, P.A. «The Solar Neighborhood. XVI. Parallaxes from CTIOPI: Final Results from the 1.5 m Telescope Program». Astronomical Journal. American Astronomical Society, 132, 04-08-2006, pàg. 1234. Bibcode: 2006AJ....132.1234C. DOI: 10.1086/505706.
17. «Three New Planets Are the Best Bets for Life». Popular Mechanics, 02-05-2016. [Consulta: 2 maig 2016].
18. «TRAPPIST-1 System - Discovery of Earth-Like Planets - Check123, Video Encyclopedia» (en anglès). [Consulta: 23 febrer 2017].
19. Gillon, M «Seven temperate terrestrial planets around the nearby ultracool dwarf star TRAPPIST-1». Nature, 542, 23-02-2017, pàg. 456-460. DOI: 10.1038/nature21360.
20. «Temperate Earth-Sized Planets Found in Extraordinarily Rich Planetary System TRAPPIST-1». SpaceRef, 22-02-2017. [Consulta: 11 febrer 2017].^{[Enllaç no actiu]}
21. «NASA telescope reveals largest batch of Earth-size, habitable-zone planets around single star». Exoplanet Exploration: Planets Beyond our Solar System. NASA [Consulta: 22 febrer 2017].
22. «TRAPPIST-1; Una estrella i els seus set planetes». Ara, 23-02-2017. Arxivat de l'original el 23 de febrer 2017. [Consulta: 23 febrer 2017].
23. «Trappist-1, la nova esperança per trobar vida extraterrestre». 8tv, 22-02-2017. Arxivat de l'original el 23 de febrer 2017. [Consulta: 23 febrer 2017].
24. «Detecten tres planetes semblants a la Terra potencialment habitables». El Punt Avui. [Consulta: 23 febrer 2017].
25. Bryant, Tracey. «Celestial Connection», 22-02-2017.
26. Gramer, Robbie. «News So Foreign It’s Out of This World: Scientists Discover Seven New Potentially Habitable Planets», 22-02-2017.(anglès)
27. Hessman, F. V.; Dhillon, V. S.; Winget, D. E.; Schreiber, M. R.; Horne, K.; Marsh, T. R.; Guenther, E.; Schwope, A.; Heber, U. «On the naming convention used for multiple star systems and extrasolar planets». 1012.0707, 2010.(anglès)
28. «Seven temperate terrestrial planets around the nearby ultracool dwarf star TRAPPIST-1».(anglès)
29. Gillon, M.; Triaud, A. H. M. J.; Demory, B.-O.; Jehin, E.; Agol, E.; Deck, K. M.; Lederer, S. M.; De Wit, J.; Burdanov, A.; Ingalls, J. G.; Bolmont, E.; Leconte, J.; Raymond, S. N.; Selsis, F.; Turbet, M.; Barkaoui, K.; Burgasser, A.; Burleigh, M. R.; Carey, S. J.; Chaushev, A.; Copperwheat, C. M.; Delrez, L.; Fernandes, C. S.; Holdsworth, D. L.; Kotze, E. J.; Van Grootel, V.; Almleaky, Y.; Benkhaldoun, Z.; Magain, P.; Queloz, D. Nature, 542, 2017, pàg. 456. DOI: 10.1038/nature21360.
30. Wheatley, Peter J.; Louden, Tom; Bourrier, Vincent; Ehrenreich, David; Gillon, Michaël «Strong XUV irradiation of the Earth-sized exoplanets orbiting the ultracool dwarf TRAPPIST-1». Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters, 465, 08-10-2016, pàg. L74. arXiv: 1605.01564. Bibcode: 2017MNRAS.465L..74W. DOI: 10.1093/mnrasl/slw192.(anglès)
31. Gleiser, M. «Trappist-1 Planet Discovery Ignites Enthusiasm In Search For Alien Life», 23-02-2017.(anglès)
32. de Wit, Julien; Wakeford, Hannah R.; Gillon, Michaël; Lewis, Nikole K.; Valenti, Jeff A.; Demory, Brice-Olivier; Burgasser, Adam J.; Burdanov, Artem; Delrez, Laetitia; Jehin, Emmanuël; Lederer, Susan M.; Triaud, Amaury H. M. J.; Van Grootel, Valérie «A combined transmission spectrum of the Earth-sized exoplanets TRAPPIST-1 b and c». Nature, 537, 01-09-2016. arXiv: 1606.01103. Bibcode: 2016Natur.537...69D. DOI: 10.1038/nature18641. PMID: 27437572.
33. Swain, M. «Hubble 2008: Science Year in Review». NASA, 2008.
34. Osgood, M. «Sagan Institute director explains what life could be like near Trappist-1». Cornell University, 22-02-2017.
35. Barstow, J. K.; Irwin, P. G. J. «Habitable worlds with JWST: transit spectroscopy of the TRAPPIST-1 system?». Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters, 26-05-2016. arXiv: 1605.07352v2. DOI: 10.1093/mnrasl/slw109.
36. ^{[enllaç sense format]} https://arxiv.org/abs/1605.00616 Water loss from Earth-sized planets in the habitable zones of ultracool dwarfs: Implications for the planets of TRAPPIST-1
37. Witze, A. «These seven alien worlds could help explain how planets form». Nature, 22-02-2017. DOI: 10.1038/nature.2017.21512.
38. Radowitz, John von «Exoplanet discovery celebrated with Google Doodle after three planets found». mirror, 23-02-2017.
39. «Elite: Dangerous 2.3 expansion adds camera, multicrew—and a certain 7 exoplanets». arstechnica, 24-02-2017.