¿Es TOI 700 d un mundo habitable?

La sonda TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) de la NASA fue lanzada en 2018 y acaba de descubrir su primer exoplaneta tipo Tierra en la zona habitable de la estrella TOI 700. Esto es, se encuentra dentro del rango de distancias donde las condiciones podrían ser las adecuadas para permitir la presencia de agua líquida en superficie. Eso sí, no es una condición suficiente ya que depende en gran medida de la atmósfera que presente el planeta.

A este planeta se le ha llamado TOI 700 d y es uno de los pocos planetas del tamaño de la Tierra descubierto hasta ahora en la zona habitable de una estrella. Y aunque es el primero de TESS ya se conocen otros planetas con estas características como por ejemplo algunos de los presentes en el sistema TRAPPIST-1 (Gillon, 2017) o algunos de los mundos descubiertos por el telescopio espacial Kepler de la NASA como por ejemplo K2-18b (Montet, 2015).

Según explica Paul Hertz, director del Departamento de Astrofísica de la NASA, «TESS fue diseñado y lanzado específicamente para encontrar planetas del tamaño de la Tierra que orbitan estrellas cercanas. Descubrir TOI 700 d es un hallazgo científico clave para TESS». La sonda funciona analizando grandes sectores del cielo durante 27 días. Esta larga exposición permite captar cambios en el brillo de las estrellas y detectar exoplanetas por el método del tránsito.

La madre del mundo TOI 700 d

La estrella madre de todo esto, TOI 700, es una enana tipo M. Es pequeña y fría, y está ubicada a poco más de 100 años luz en dirección a la constelación del Dorado. Tiene aproximadamente el 40% de la masa del Sol y la mitad de su temperatura superficial.

Y como se puede apreciar, el planeta del que estamos hablando presenta la letra «d». Esto quiere decir que también existen los planetas «b» y «c» (la letra «a» no se utiliza para nombrar exoplanetas). Y así es, a TOI 700 d le acompañan TOI 700 b y TOI 700 c. De momento no se conocen más aunque no se descarta que el sistema tenga más elementos.

Cabe destacar que, inicialmente, la estrella fue catalogada como un tipo más similar a nuestro Sol. Fue un error posteriormente subsanado. Pero este error hizo que los planetas pareciesen más grandes y calientes de lo que realmente son. Varios investigadores se dieron cuenta y solucionaron el problema.

«Cuando corregimos los parámetros de la estrella, los tamaños de sus planetas disminuyeron y nos dimos cuenta de que el más externo era aproximadamente del tamaño de la Tierra y estaba en la zona habitable», explica Emily Gilbert, estudiante de la Universidad de Chicago que, junto a otros investigadores presentaron estos hallazgos en la 235ª reunión de la American Astronomical Society. Además, tres artículos se han enviado a revistas científicas.

Los planetas de TOI 700

Una breve descripción de los tres planetas del sistema sería esta:

TOI 700 b

Es el exoplaneta más interno, probablemente es rocoso, tendría el tamaño de la Tierra y completa una órbita cada 10 días.

TOI 700 c

Se trata del exoplaneta central del sistema. Es 2,6 veces más grande que la Tierra y orbita a su estrella cada 16 días. Sería un mundo dominado por los gases.

TOI 700 d

Es el exoplaneta más externo y el único del sistema que está en la zona habitable. Sería un 20% más grande que la Tierra, orbita cada 37 días y recibe de su estrella el 86% de la energía que el Sol proporciona a la Tierra.

Se cree que los tres planetas del sistema están bloqueados por marea a su estrella, lo que significa que giran como la Luna con respecto a la Tierra. En este caso, los tres planetas siempre muestran la misma cara a su estrella por lo que tienen un hemisferio permanentemente diurno y otro permanentemente nocturno. Aunque hay un estudio (Carone, Keppens & Decin, 2016) que afirma que la vida podría ser posible en estas condiciones.

La inestimable ayuda de Spitzer

Al detectarse el tránsito con TESS, un equipo de científicos dirigido por Joseph Rodriguez, astrónomo del Center for Astrophysics’ Harvard & Smithsonian, solicitó observaciones de seguimiento con el telescopio espacial Spitzer. De esta forma se confirmó el hallazgo. Así que esto no solo es un hito para TESS, sino también para Spitzer que pondrá fin a su actividad científica en unos días desde que fuera lanzado en 2003.

Los datos de Spitzer aumentaron la confianza de los científicos sobre TOI 700 d. Afinaron las mediciones de su período orbital y de su tamaño. También ayudó a reafirmar que la disminución de brillo en la estrella era provocada por un tránsito.

«Dado el impacto de este descubrimiento, el primer planeta del tamaño de la Tierra de la zona habitable de TESS, queríamos que nuestra comprensión de este sistema fuera lo más concreta posible. Spitzer vio el tránsito de TOI 700 d exactamente cuando lo esperábamos», dijo Rodríguez, que también utilizaron observaciones de seguimiento con el telescopio de 1 metro de la red de telescopios Observatorio Las Cumbres, en este caso, para afinar los datos obtenidos de TOI 700 c.

Simulaciones climáticas en TOI 700 d

Si bien se desconocen las condiciones exactas en TOI 700 d, los científicos están usando la información actual, como el tamaño del planeta o el tipo de estrella que orbita, para generar modelos y hacer predicciones. Con esto, investigadores del Goddard Space Flight Center de la NASA, han modelado hasta 20 entornos potenciales para TOI 700 d que están basados en una variedad de superficies y composiciones atmosféricas asociadas a mundos potencialmente habitables.

Cuando la luz de las estrellas atraviesa la atmósfera de un planeta, interactúa con moléculas presentes en la atmósfera y produce señales en base a la composición. Esto se traduce en líneas espectrales que podemos analizar. El equipo de modelado, dirigido por Gabrielle Englemann-Suissa, investigadora visitante en el USRA (Universities Space Research Association) produjo espectros simulados para estas 20 versiones de TOI 700 d.

«Algún día, cuando tengamos espectros reales de TOI 700 d, podemos dar marcha atrás, ver el espectro simulado más aproximado y luego ver el modelo correspondiente», explica Englemann-Suissa. «Es emocionante porque no importa lo que descubramos sobre el planeta, se verá completamente diferente de lo que tenemos aquí en la Tierra».

Referencias

• Carone, L.; Keppens, R.; Decin, L. (2016). «Connecting the dots – III. Nightside cooling and surface friction affect climates of tidally locked terrestrial planets». Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 461 (2): 1981-2002. DOI: 10.1093/mnras/stw1265 (Ver).
• Gillon, M. et al (2017). «Seven temperate terrestrial planets around the nearby ultracool dwarf star TRAPPIST-1». Nature 542, 456 – 460. DOI: 10.1038/nature21360 (Ver).
• Kazmierczak, J. (2020). «NASA Planet Hunter Finds Earth-Size Habitable-Zone World». NASA News 2020-002 (Ver).
• Montet, B. et al (2015). «Stellar and Planetary Properties of K2 Campaign 1 Candidates and Validation of 17 Planets, including a Planet receiving Earth-Like Insolation». The Astrophisical Journal, 809 25. DOI: 10.1088/0004-637X/809/1/25 (Ver) (PDF).