Exoplanetas Habitables: La cambiante edad de la estrella TRAPPIST-1.

TRAPPIST-1 es una enana roja ultrafría a una distancia de unos 40 años luz. En ella, como sabemos, se han identificado 7 planetas extraordinarios, algunos de los cuales podrían encontrarse en la Zona de Habitabilidad de la estrella. Uno de los parámetros útiles para comprender la evolución del sistema, y hasta ahora no del todo conocido, es la edad del sistema planetario.

La estrella TRAPPIST-1 vista desde uno de sus planetas. (Fuente: ESO. Crédito: M. Bartmann)

Medir la edad de un estrella tan pequeña y fría como TRAPPIST-1 no es asunto fácil. Por un lado, los procesos analizados para medir la edad evolucionan de forma no del todo comprendida, porque estas estrellas ultrafrías no han sido muy estudiadas.

Las técnicas estándar de datación estelar, como la girocronología, la abundancia de litio, la disminución de la actividad estelar y, otras, como la cinemática de la estrella, presentan dificultades adicionales en las estrellas ultrafrías:

La Girocronología estima la edad de un estrella a partir de la velocidad de rotación de la estrella. Es conocido que, a medida que la estrella envejece, rota más lentamente al interaccionar su campo magnético con el viento formado de partículas que escapan de la estrella. El bajo nivel de temperatura de las estrellas ultrafrías produce un reducido nivel de ionización que implica un frenado más lento de la rotación de la estrella.

Actividad Estelar. Las estrellas jóvenes suelen ser más activas porque rotan más rápidamente y alimentan un campo magnético más intenso. Con el tiempo la rotación y la actividad estelar suelen reducirse, pero no es un proceso nada sencillo de entender.

La Abundancia de Litio es otra técnica muy habitual, basada en el hecho de que las estrellas pierden el litio a medida que envejecen. A diferencia de lo que ocurre en las estrellas más grandes, este proceso es mucho rápido en las estrellas ultrafrías y no resulta práctico salvo para las más jóvenes. De cualquier forma, el hecho de que TRAPPIST-1 haya perdido su litio nos proporciona indicaciones sobre que TRAPPIST-1 no debe ser una estrella extremadamente joven.

El Análisis del Espectro también es una técnica muy utilizada que se fundamenta en el hecho de que las estrellas más jóvenes son poco densas y no tienen una gravedad muy intensa en la superficie, afectando a las líneas espectrales.

Cinemática. La velocidades de una estrella (en cada uno de sus componentes) pueden ayudarnos a conocer la evolución de la estrella y medir su edad. Las estrellas que sean “de halo” son muy antiguas; las estrellas “de disco grueso” del plano de la Vía Láctea suelen ser menos viejas; las más jóvenes suelen ser las “de disco delgado”, ya que en esta zona es en la que suelen nacer las estrellas. TRAPPIST-1 parece ser una estrella de disco delgado que inicia su transición hacia el disco grueso.

Comparativa entre la pequeña estrella TRAPPIST-1, el Sol y Júpiter (Fuente: ESO. Crédito: O. Furtak)

Cuando Michael Gillon anunció el descubrimiento de los 7 planetas en 2017 las últimas dataciones disponibles eran las de Filippazzo de 2015. En el artículo de Filippazzo et al. se estudiaron diversas aspectos de una larga serie de enanas ultrafrías (TRAPPIST-1 aparece designada como 2306-0502), en la que nuestra estrella recibía una edad estimada entre 500 y 10.000 millones de años, que no es que estuviera muy restringida.

Cuando los científicos eran preguntados respondían que como mínimo tenía 500 millones de años, porque por ejemplo, no mostraba señales de litio en el espectro. Por desgracia, mucha gente lo interpretó como que la estrella tenía unos 500 millones de años.

Posteriormente, los estudios en el UV de O’Malley y Kaltenegger comentan brevemente que la intensa emisión en el X y EUV era debido a que la estrella es joven y activa, abundando en la idea de la juventud de la estrella y su sistema planetario.

También Bourrier analiza las bandas de emisión más intensas de la estrella para buscar posibles exosferas. y afirma que la estrella debería ser joven, de alguna forma, reforzando el planteamiento general. Su argumento es que la emisión X parecía mucho (el triple) más intensa que la de bandas menos energéticas. Como la emisión de rayos X suele decrecer con la edad mucho más rápidamente que la emisión UV parecía un indicio de la juventud de la estrella.

Luger es el primero en discrepar de la tendencia general. Cuando se obtuvieron los datos de las observaciones de Kepler, Luger fue capaz de obtener la rotación de la estrella, que midió en 3,3 días. Los estudios de girocronología mostraban una estrella en su media edad, entre 3 y 8 miles de millones de años.

Finalmente, los experimentados astrónomos Burgasser y Mamajek realizaron un estudio exhaustivo de la cuestión analizando la edad de la estrella desde múltiples puntos de vista. La rotación, la abundancia de litio y la cinemática de la estrella inducían a pensar que era realmente vieja: 7,6 miles de millones de años. Sin duda mayor que el Sol (4.6 miles de millones de años).

Resumen de los métodos seguidos por Burgasser y Mamajek y su acotación. Incluyen las referencias de Luger y Filippazzo. (Fuente: Burgasser, 2017)

Claro, Burgasser y Mamajek explicaban que suele pensarse que TRAPPIST-1 es una estrella activa y, por tanto, joven pero, puesta en su contexto, comparada con otras estrellas similares, parecía hasta tranquila...