TRAPPIST-1d es un exoplaneta pequeño (de alrededor del 40 por ciento de la masa de la Tierra), que orbita en el borde interior de la zona habitable de la estrella enana ultrafría TRAPPIST-1 , ubicada a 40,7 años luz (12,5 parsecs ) de la Tierra en la constelación de Acuario . El exoplaneta fue encontrado utilizando el método de tránsito . Las primeras señales del planeta se anunciaron en 2016, pero no fue hasta los años siguientes que se obtuvo más información sobre la naturaleza probable del planeta. TRAPPIST-1d es el segundo planeta menos masivo del sistema y es probable que tenga una atmósfera compacta pobre en hidrógeno similar a Venus, la Tierra o Marte. [6] Recibe solo un 4,3% más de luz solar que la Tierra, lo que lo coloca en el borde interior de la zona habitable. [7] Tiene aproximadamente <5% de su masa como capa volátil, que podría consistir en atmósfera, océanos y/o capas de hielo. [3] Un estudio de 2018 de la Universidad de Washington concluyó que TRAPPIST-1d podría ser un exoplaneta similar a Venus con una atmósfera inhabitable. [8] El planeta es un candidato a planeta globo ocular . [9]
TRAPPIST-1d fue detectado con el método de tránsito, lo que permitió a los científicos determinar con precisión su radio. El planeta mide aproximadamente0,788 R 🜨 con un pequeño margen de error de unos 70 km. Las variaciones en el tiempo de tránsito y las complejas simulaciones por ordenador ayudaron a determinar con precisión la masa del planeta, lo que permitió a los científicos calcular su densidad, gravedad superficial y composición. TRAPPIST-1d es un simple0,388 M 🜨 , lo que lo convierte en uno de los exoplanetas menos masivos encontrados hasta ahora. [2] Las estimaciones iniciales sugirieron que tiene un 61,6% de la densidad de la Tierra (3,39 g/cm 3 ) y poco menos de la mitad de la gravedad. En comparación con Marte , tiene casi tres veces la masa de ese planeta, pero se pensaba que todavía era significativamente menos denso, lo que indicaría la presencia de una atmósfera significativa; los modelos de la baja densidad de TRAPPIST-1d indicaron una composición principalmente rocosa, pero con aproximadamente ≤5% de su masa en forma de una capa volátil. La capa volátil de TRAPPIST-1d puede consistir en atmósfera, océano y/o capas de hielo. [3] Sin embargo, estimaciones refinadas muestran que el planeta es más denso, más cerca del 79,2% de la densidad aparente de la Tierra (4,35 g/cm 3 ). [2] TRAPPIST-1d tiene una temperatura de equilibrio de 282,1 K (9,0 °C; 48,1 °F), suponiendo un albedo de 0. [7] Para un albedo similar al de la Tierra de 0,3, la temperatura de equilibrio del planeta es de alrededor de 258 K (−15 °C; 5 °F), muy similar a la de la Tierra, 255 K (−18 °C; −1 °F). [10]
TRAPPIST-1d es un planeta que orbita muy de cerca, y que tarda solo 4,05 días (aproximadamente 97 horas) en completar una órbita completa. [7] Orbita a una distancia de solo 0,02228 UA de la estrella anfitriona, o aproximadamente el 2,2 % de la distancia entre la Tierra y el Sol . [3] A modo de comparación, Mercurio , el planeta más interior del Sistema Solar, tarda 88 días en orbitar a una distancia de aproximadamente 0,38 UA. El tamaño de TRAPPIST-1 y la órbita cercana de TRAPPIST-1d a su alrededor significa que la estrella vista desde el planeta parece 5,5 veces más grande que el Sol desde la Tierra. Si bien un planeta a la distancia de TRAPPIST-1d del Sol sería un mundo quemado, la baja luminosidad de TRAPPIST-1 significa que el planeta recibe solo 1,043 veces la luz solar que recibe la Tierra, lo que lo coloca dentro de la parte interior de la zona habitable conservadora. [7]
El planeta orbita una estrella enana ultrafría ( tipo M ) llamada TRAPPIST-1 . La estrella tiene una masa de 0,089 M ☉ (cerca del límite entre las enanas marrones y las estrellas que fusionan hidrógeno ) y un radio de 0,121 R ☉ . Tiene una temperatura de 2516 K (2243 °C; 4069 °F) y tiene entre 3 y 8 mil millones de años. En comparación, el Sol tiene 4600 millones de años [11] y una temperatura de 5778 K (5504,85 °C, 9940,73 °F). [12] La estrella es rica en metales, con una metalicidad ([Fe/H]) de 0,04, o el 109 % de la cantidad solar. Esto es particularmente extraño ya que se debería esperar que las estrellas de baja masa cerca del límite entre las enanas marrones y las estrellas que fusionan hidrógeno tengan considerablemente menos metales que el Sol. Su luminosidad ( L ☉ ) es el 0,05% de la del Sol.
Estrellas como TRAPPIST-1 tienen la capacidad de vivir hasta 4-5 billones de años, 400-500 veces más que el Sol (al Sol solo le quedan unos 8 mil millones de años de vida útil, un poco más de la mitad de su vida útil). [13] Debido a esta capacidad de vivir durante largos períodos de tiempo, es probable que TRAPPIST-1 sea una de las últimas estrellas restantes cuando el Universo sea mucho más antiguo de lo que es ahora, cuando el gas necesario para formar nuevas estrellas se haya agotado y las restantes comiencen a morir.
La magnitud aparente de la estrella , o lo brillante que parece desde la perspectiva de la Tierra, es 18,8. Por lo tanto, es demasiado tenue para ser vista a simple vista (el límite para eso es 6,5).
La estrella no sólo es muy pequeña y está muy lejos, sino que también emite relativamente poca luz visible, brillando principalmente en el infrarrojo invisible. Incluso desde la proximidad de TRAPPIST-1d, unas 50 veces más cerca de lo que la Tierra está del Sol, el planeta recibe menos del 1% de la luz visible que la Tierra ve del Sol. Esto probablemente haría que los días en TRAPPIST-1d nunca fueran más brillantes que el crepúsculo en la Tierra. Sin embargo, eso todavía significa que TRAPPIST-1 podría brillar fácilmente al menos 3000 veces más en el cielo de TRAPPIST-1d que la luna llena en el cielo nocturno de la Tierra.
Los modelos y los científicos están divididos sobre si sus soluciones convergentes a partir de los datos de TRAPPIST-1d indican una habitabilidad similar a la de la Tierra o un efecto invernadero severo .
En algunos aspectos, este exoplaneta es uno de los más parecidos a la Tierra que se han descubierto. No tiene una atmósfera basada en hidrógeno o helio, lo que hace que los planetas más grandes sean inhabitables (el planeta no es lo suficientemente masivo como para retener gases ligeros).
El planeta está situado en el borde interior de la zona habitable esperada de su estrella madre (donde se puede esperar razonablemente que exista agua líquida en su superficie). El planeta también puede tener agua líquida y atmosférica, hasta muchas veces más que la Tierra. [3] Sin embargo, algunas soluciones de modelado tridimensionales tienen un poco de agua sobreviviendo más allá de la fase caliente temprana en la historia del planeta. [14] [15] La mayoría de los modelos de la Universidad de Washington para TRAPPIST-1d convergen fuertemente en un planeta similar a Venus ( efecto invernadero descontrolado ) con una atmósfera inhabitable.
Como TRAPPIST-1d tiene solo un 30% de la masa de la Tierra, al igual que Venus y Marte, puede no tener campo magnético, lo que permitiría que el viento solar de la estrella anfitriona elimine los componentes más volátiles de su atmósfera (incluido el agua), dejándola pobre en hidrógeno como esos planetas. [8] Sin embargo, debido a su órbita cercana, es probable que TRAPPIST-1d esté bloqueado por las mareas y puede ser muy activo geológicamente debido a la compresión de las mareas, como le sucede a la luna de Júpiter, Ío , y los gases volcánicos podrían reponer la atmósfera perdida por el viento solar. TRAPPIST-1d puede resistir este calentamiento de las mareas, especialmente si tiene un albedo similar al de la Tierra de ≥0,3, según otros análisis. Los mismos investigadores señalan que dicha proximidad a la estrella anfitriona tiende a aumentar la actividad geotérmica y calentar por mareas el fondo de los mares. [16] Si el planeta ha sufrido un efecto invernadero descontrolado, su atmósfera debería ser más delgada y más fría que la de Venus, debido a su menor masa y al hecho de que sólo recibe aproximadamente tanta radiación como la Tierra (mientras que Venus recibe aproximadamente el doble).
La falta de un campo magnético también provocará que la superficie reciba más partículas cargadas que la Tierra. Y si el planeta está bloqueado por las mareas, una atmósfera densa podría ser suficiente para transferir calor del lado iluminado al lado oscuro, mucho más frío.
Un equipo de astrónomos encabezado por Michaël Gillon del Instituto de Astrofísica y Geofísica de la Universidad de Lieja [17] en Bélgica utilizó el telescopio TRAPPIST (Transiting Planets and Planetesimals Small Telescope) en el Observatorio La Silla en el desierto de Atacama , Chile , [18] para observar TRAPPIST-1 y buscar planetas en órbita. Al utilizar la fotometría de tránsito , descubrieron tres planetas del tamaño de la Tierra orbitando la estrella enana; los dos más internos están bloqueados por mareas a su estrella anfitriona, mientras que el más externo parece estar dentro de la zona habitable del sistema o justo fuera de ella. [19] [20] El equipo realizó sus observaciones de septiembre a diciembre de 2015 y publicó sus hallazgos en la edición de mayo de 2016 de la revista Nature . [18] [21]
La afirmación original y el tamaño supuesto del planeta fueron revisados cuando se reveló el sistema completo de siete planetas en 2017:
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