Il concetto di artista dei mondi TRAPPIST-1, basato sui dati disponibili sulle caratteristiche dei pianeti.
(Immagine: © NASA / JPL-Caltech)
Il più grande dei mondi nel sistema TRAPPIST-1 a sette pianeti vanta un'atmosfera che si è evoluta nel tempo, piuttosto che quella che si è formata con esso.
Le osservazioni fatte con il telescopio spaziale Hubble della NASA rivelano che l'atmosfera del pianeta è diversa dal suo ambiente nascente, il che significa che molto probabilmente è un mondo roccioso simile ad altri nel sistema.
"Questa atmosfera non è quella con cui è nata", ha detto a Space.com Hannah Wakeford, ricercatrice dello Space Telescope Science Institute di Baltimora, nel Maryland. Un'atmosfera natale sarebbe ricca di idrogeno, che i ricercatori non vedono. Invece, "è stato modificato da diversi processi", ha detto Wakeford. L'attività atmosferica e geologica avrebbe potuto svolgere un ruolo significativo nei cambiamenti. [Exoplanet Tour: Meet the 7 Earth-Size Planets of TRAPPIST-1]
Wakeford e i suoi colleghi hanno usato Hubble per studiare TRAPPIST-1 g, il sesto pianeta dalla stella. In precedenza avevano sondato le atmosfere dei primi cinque pianeti, identificate dalle lettere da b a f, e avevano scoperto che a tutti e cinque i pianeti mancano le enormi atmosfere di idrogeno che indicano i giganti gassosi, rendendoli più probabili essere rocciosi. Il loro precedente studio non era stato abbastanza preciso per determinare se TRAPPIST-1 g avesse o meno la sua atmosfera originale.
"G è stato l'ultimo punto interrogativo in questo", ha detto Wakeford. "Proprio come i suoi fratelli e sorelle, non contiene la sua atmosfera primordiale. Ha un'atmosfera evoluta."
Ha presentato i risultati a gennaio alla riunione invernale dell'American Astronomical Society a Seattle.
"Sale e pepe"
Nel 2016, gli astronomi del Transiting Planets and Planetesimals Small Telescope (TRAPPIST) del Cile hanno annunciato la loro scoperta di tre pianeti attorno alla stella fioca TRAPPIST-1. Altri quattro mondi furono scoperti in un anno, portando il totale a sette. Tutti i pianeti si trovano all'interno della zona abitabile della loro stella, la regione in cui l'acqua liquida dovrebbe essere in grado di persistere sulla superficie di un pianeta. A soli 40 anni luce dalla Terra, TRAPPIST-1 contiene la maggior parte dei pianeti che si trovano all'interno della zona abitabile di una singola stella.
TRAPPIST-1 g è il più grande dei mondi, con stime che lo collocano a circa 1,1 volte la massa della Terra.
Se i pianeti sono giganti gassosi, manterrebbero la loro atmosfera originale e ricca di idrogeno. Al contrario, i mondi rocciosi hanno il potere di cambiare la loro atmosfera. Il movimento del carbonio può svolgere un ruolo chiave nell'atmosfera in evoluzione. Il magma del mantello di fusione intrappola il carbonio sotto la superficie. Mentre il magma si sposta verso la superficie, la pressione ridotta consente al carbonio di fuoriuscire in forma di gas. Sulla Terra, il carbonato intrappolato viene rilasciato come anidride carbonica, un gas serra che consente al nostro pianeta di diventare più caldo intrappolando il calore del sole. La ricerca passata rivela che mondi come Marte e la luna possono anche intrappolare materiale ricco di carbonio, così come altri elementi, e rilasciarli nell'atmosfera in forma gassosa.
Conosciuti anche come nani rossi, i nani M come TRAPPIST-1 costituiscono la più alta popolazione di stelle nella galassia. Alcuni studi suggeriscono che tre stelle su quattro potrebbero essere un nano M. Le stelle di lunga durata sono più fredde e più deboli delle stelle simili al sole, ma sono anche incredibilmente attive, bagnando i loro pianeti in radiazioni trasportate da potenti razzi ed eruzioni. [Come distinguere i tipi di stelle (infografica)]
Le loro temperature fredde possono anche causare problemi nella ricerca della vita. I nani M a bassa massa possono vantare nuvole e persino vapore acqueo nelle loro atmosfere, proprio come i pianeti più grandi. Queste molecole possono creare falsi segnali per gli astronomi che cercano di studiare le atmosfere dei mondi in orbita attorno a loro.
Mentre un pianeta passa tra la sua stella e la Terra, gli astronomi possono studiare la luce che fluisce attraverso i suoi cieli per sbloccare alcuni dei misteri dell'atmosfera planetaria. Poiché trasportano molecole d'acqua, i nani M possono rendere il processo più impegnativo; può essere difficile determinare se i segnali che suggeriscono la presenza di acqua provengono dal pianeta o dalla stella.
"Poiché la stella ha queste caratteristiche, significa che le misure che stai effettuando, non puoi essere sicuro al 100% che non è la stella che stai misurando", ha detto Wakeford. "Devi essere in grado di escludere la presenza e l'effetto che la stella sta avendo su questi pianeti."
Per aiutare a risolvere il disordine, Wakeford e i suoi colleghi hanno sviluppato un metodo per rimuovere la contaminazione stellare. In primo luogo, hanno eseguito uno studio approfondito di TRAPPIST-1, esaminando come la temperatura della stella è cambiata in luoghi diversi.
"La stella stessa è una miscela di tre diversi tipi di temperature", ha detto Wakeford. In generale, la stella è relativamente fredda, con un terzo coperto da punti leggermente più caldi di 2.726 gradi Celsius (4.940 gradi Fahrenheit). Meno del 3 percento della stella è coperto da punti estremamente caldi a una temperatura di 5.526 C (9.980 F).
Questo perché TRAPPIST-1 è coperto da macchie di stelle che Wakeford ha affermato che sono più piccole e più scure di quelle trovate sul nostro sole.
"La distribuzione di [i punti] è come sale e pepe - è appena stata individuata dappertutto e distribuita uniformemente", ha detto Wakeford.
Studiando la stella come un singolo pianeta nel suo sistema passato tra esso e la Terra, gli astronomi sono stati in grado di esaminare come la temperatura della stella è cambiata.
"Possiamo effettivamente utilizzare il pianeta come sonda delle proprietà di temperatura della stella", ha detto Wakeford.
Con queste informazioni in mano, gli astronomi hanno quindi esaminato l'atmosfera del pianeta stesso, sicuri di poter spiegare i segnali molecolari provenienti dalla stella. Sono stati in grado di escludere la grande e gonfia atmosfera di idrogeno attorno a g che avrebbe suggerito che si trattava di un gigante gassoso piuttosto che di un mondo roccioso la cui aria era stata modificata dai processi geologici e atmosferici.
"Questo porta davvero alla vera natura terrestre di questo pianeta", ha detto Wakeford.
Il team ha anche usato le loro misurazioni per calcolare il raggio del pianeta a 1.124 volte il raggio della Terra, dandogli una densità appena sotto il nostro pianeta. Questo si adatta perfettamente a TRAPPIST-1 g: è un mondo roccioso.
Con sei dei pianeti fuori mano, gli astronomi sperano di rivolgere la loro attenzione al settimo e ultimo oggetto, TRAPPIST-1 h. Hanno in programma di studiare il pianeta durante l'estate del 2019.
"Sarà davvero eccitante applicare di nuovo questo metodo, non solo per vedere di cosa è fatto il pianeta, ma per vedere come la stella sta cambiando e influenzando questo pianeta", ha detto Wakeford.
Inoltre, il processo che hanno sviluppato per separare la contaminazione da vapore acqueo da TRAPPIST-1 potrebbe essere applicato anche alle osservazioni di altri nani M.
La ricerca è stata pubblicata alla fine del 2018 nell'Astronomical Journal.
