Desde el descubrimiento inicial del sistema TRAPPIST-1, se han utilizado muchos telescopios de gran apertura terrestres y espaciales para medir los tránsitos de los siete planetas TRAPPIST-1 en una amplia gama de longitudes de onda.
Al menos tres efectos pueden explicar las variaciones de radio con la longitud de onda:
(i) datos reales sobre los componentes de las atmósferas planetarias de los planetas de TRAPPIST-1,
(ii) sesgos instrumentales
(iii) un tema importante: ruido producido por la contaminación por la actividad estelar (por ejemplo, presencia de manchas).
Las observaciones del Telescopio Espacial Hubble (HST) de los tránsitos de los planetas TRAPPIST-1 (de Wit et al., 2016, 2018) han traído la restricción más fuerte hasta ahora sobre las posibles atmósferas de los planetas.
Los tránsitos se observaron con HST utilizando el instrumento WFC3 / IR (1,1-1,7 µm) primero en TRAPPIST-1 b y c (de Wit et al., 2016) y luego en TRAPPIST-1 d, e, f y g (de Wit et al., 2018; Wakeford et al., 2019).
Más adelante se propusieron mejoras en la reducción de datos de las observaciones de tránsito del HST (Zhang et al., 2018), que informó un aumento neto en la eficiencia de las observaciones del HST en un 25%. Se produjeron espectros sintéticos de atmósferas libres de nubes dominadas por H2 y los compararon con datos HST reales.
Los estudios demostraron que la falta de características prominentes en los espectros HST descartaba atmósferas dominadas por hidrógeno sin nubes (y sin neblina) para TRAPPIST-1 b, c, d, e, y f (resultados sólidos con 12, 10, 8, 6 y 4 σ, respectivamente).
Por ejemplo, de Wit et al. (2016) mostró que la amplitud esperada de la característica de agua de 1.4 µm en una atmósfera de bajo peso molecular dominada por hidrógeno es unos 2000 ppm (en profundidad de tránsito) para TRAPPIST-1 b y c, correspondiente a la variación del radio planetario unos 0.15-0.20 R⊕ que no se ven en las observaciones de los tránsitos del HST.
De Wit et al. (2018) y Moran et al. (2018) calcularon que la amplitud de la misma característica es menos de 1000 ppm (0.07R⊕) para TRAPPIST-1 g, principalmente porque la atmósfera es más fría, lo que reduce la altura de la escala atmosférica H = RT / Mg (donde R es la constante perfecta del gas, T la temperatura atmosférica, M la masa molar media de la atmósfera y g la gravedad). Como resultado, no se puede descartar firmemente una atmósfera rica en hidrógeno para TRAPPIST-1 g solo con las observaciones de HST (de Wit et al., 2018; Moran et al., 2018).
Moran et al. (2018) luego realizaron cálculos atmosféricos para explorar si los modelos más sofisticados de atmósferas ricas en hidrógeno (incluida una mayor metalicidad, nubes, neblinas fotoquímicas) también podrían descartarse mediante observaciones del HST. Determinaron que las atmósferas ricas en H2 (con metalicidad solar) con nubes de gran altitud (a presiones de 12 mbar o menos) son consistentes con las observaciones del HST para TRAPPIST-1 d y e (luego no se pueden descartar).
Además, encontraron que las observaciones del HST no pueden descartar (a 3 σ) una atmósfera dominada por hidrógeno (con una capa de nubes a 0,1 bar) con una metalicidad solar de 300, 100 y 60 × para TRAPPIST-1 d, e y f respectivamente.
En conclusión, es poco probable que la mayoría de los planetas TRAPPIST-1 tengan una atmósfera extendida dominada por hidrógeno. Sin embargo, esta posibilidad no puede descartarse por completo mediante las observaciones del HST / WFC3, ya que (i) una capa de nubes a gran altitud o (ii) atmósferas dominadas por H2 de muy alta metalicidad podrían, en principio, ajustarse a las observaciones del HST / WFC3.
Además, las observaciones de Lyman-α obtenidas con HST/STIS mostraron una disminución marginal del flujo en el momento de los tránsitos de TRAPPIST-1 b y c, lo que podría indicar la presencia de exosferas de hidrógeno extendidas alrededor de estos planetas (Bourrier et al. 2017).
Algunas de mis entradas sobre las atmósferas de los planetas de TRAPPIST-1:
Los primeros análisis debidos a de Wit.
http://exoplanetashabitables.blogspot.com/2016/06/trappist-1-y-la-atmosfera-de-suss.html
Sobre los estudios de Bourrier buscando exosferas.
http://exoplanetashabitables.blogspot.com/2017/03/exosferas-en-trappist-1-y-las.html
Más estudios de Bourrier.
https://exoplanetashabitables.blogspot.com/2017/09/el-agua-de-los-planetas-de-trappist-1.html
Zhang muestra la forma de mejorar el análisis de los datos y re-analiza los resultados de de Wit. Ducrot muestra las posibles distorsiones producidas por manchas en la estrella.
https://exoplanetashabitables.blogspot.com/2018/09/trappist-1-la-atmosfera-de-los-planetas.html
Morris muestra que quizá no hay tanta contaminación en los datos.
https://exoplanetashabitables.blogspot.com/2018/09/trappist-1-la-atmosfera-de-los-planetas_16.html
2016. Julien de Wit. El primer estudio de las atmósferas de los planetas de TRAPPIST-1 aprovechando un tránsito conjunto de b y c. No parece que hay una atmósfera de H2. La posibilidad de nubes o aerosoles que escondan es improbable.
http://arxiv.or/abs/1606.01103
2017. Yifan Zhou comenta el Ramp effect como una oportunidad para mejorar las prestaciones del HST.
https://arxiv.org/abs/1703.01301
2018. Julien de Wit. Nuevas observaciones con el HST para d, e, f y g. Se excluye la posibilidad de una potente atmósfera de H2 para d, e y f. La cuestión queda abierta para g. La posibilidad de nubes o aerosoles que escondan es improbable.
https://arxiv.org/abs/1802.02250
2018. Zhanbo Zhang, Zhou (Ramp Effect), Rackham y Apai analizan las observaciones de Julien de Wit con el nuevo algoritmo. La búsqueda de agua no tiene éxitos. Los espectros parecen contaminados con las inhomogeneidades de la estrella.
https://arxiv.org/abs/1802.02086
2018. Ducrot et al. (Julien de Wit es coautor) aportan lo último sobre los espectros, reafirmando que los datos tienen distorsiones derivadas de la estrella. Tienen más datos (SPECULOOS, K2, Spitzer, HST), con una banda espectral de análisis más ámplia (0,6-4,5 µm). Son menos pesimistas y discrepan con Zhang et al. argumentando que lejos de haber inhomogeneidades globales en la fotoesfera, más bien la s distorsiones son debidas a unas pocas manchas muy grandes en latitudes altas, o bien (lo más probable) unas pocas fáculas muy calientes.
https://arxiv.org/abs/1807.01402
2018. Brett M. Morris et al. proponen una metodología alternativa para medir la contaminación. Medir el diámetro por la duración ingress y del egress. Analiza b y c con datos del K2.
https://arxiv.org/abs/1807.04886
2018. Morris aplica su metodología a los datos de TRAPPIST-1 proporcionados por Spitzer. Elsa Ducrot es coautora del artículo. No parece haber contaminación.
https://arxiv.org/abs/1808.02808
2018. Moran et al. analiza los límites de detección por la presencia de nubes y neblinas en las atmósfera de estos planetas.
https://arxiv.org/pdf/1810.05210v1.pdf
2020. Aquí un buen y coherente resumen de los principales estudios realizados en relación con las atmósferas de los planetas de TRAPPIST-1.
https://arxiv.org/pdf/2007.03334
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| Resumen de todos los datos obtenidos de los planetas de TRAPPIST-1 |
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