Curiosidades sobre los astros, propuestas de observaciones sencillas, aspectos cotidianos pero poco conocidos, todo ello con un enfoque didáctico.

martes, 7 de marzo de 2017

Los cielos de los planetas de Trappist1

¿Cómo verían el cielo los hipotéticos habitantes de los famosos exoplanetas?

A pesar de lo que dije hace diez días, finalmente he decidido aprovechar el tirón de la noticia y hablar yo también de los 7 planetas de tamaño similar a la Tierra descubiertos alrededor de la estrella Trappist 1.

Lo cierto es que me ha resultado un reto atractivo, porque como me suele gustar deducir aspectos de la mecánica celeste tal como se vería desde otros astros del sistema Solar a pesar de la certidumbre de que ningún ser vivo podría observarlo directamente, en este caso podría ser diferente ¡Quien sabe! Existe esa posibilidad aunque los expertos dan a entender que no es muy elevada.

Se ha hablado mucho, y mucha gente ha opinado sobre temas relativos al descubrimiento y la posible habitabilidad de estos mundos, pero a mi no me gusta demasiado elucubrar sobre lo que no tenemos muchos datos y prefiero imaginar aspectos del cielo de acuerdo con la información que se ha suministrado.

Porque lo que sí podemos saber con bastante aproximación, es qué verían los supuestos habitantes de estos exoplanetas, a los que llamaré trappist1nienses, cuando miraran hacia arriba, que en muchos aspectos sería diferente de lo que vemos nosotros.


A continuación os invito a imaginar diferentes circunstancias del cielo de estos planetas, cuyos datos numéricos he calculado a partir del tamaño de la estrella, distancia a la que se encuentra y los datos planetarios que se recogen en esta imagen publicada por NASA:



Créditos: NASA/JPL-Caltech - Catalog page · Full-res (JPEG · TIFF), Public Domain
En algún momento haré referencia especialmente al quinto planeta, el f  (Trappist 1 f), porque según algunos expertos parece el “más probable” que estuviera habitado por seres vivos (los trapist1fienses).

Un diminuto Sol enorme, quieto en el cielo.

Aunque la estrella Trappist 1 es muy pequeña, de un tamaño similar al de Júpiter, como los  siete planetas orbitan muy cerca de ella, desde cualquiera de ellos se vería mucho más grande que lo que nosotros vemos el Sol, y de un color rojizo, muy diferente.
Nuestra estrella ocupa medio grado en nuestro cielo, mientras que la suya desde Trapist 1 b, el más cercano, ocuparía nada menos que 5º 31´. Aunque su diámetro es 10 veces menor que el de nuestro Sol, se vería ¡más de 10 veces mayor!
Desde Trappist 1 h, el más alejado de los 7, tendría un diámetro aparente de 1º 1´, el doble que el nuestro.

Tamaños relativos comparados con el que nosotros vemos el Sol, en el recuadro superior.
Estos son los tamaños medios aparentes. En cada caso podrían variar, a veces más grande y a veces más pequeño, si la órbita fuese apreciablemente excéntrica, dato que aún no se conoce.

Todo el mundo supone que debido a la proximidad a la estrella, estos planetas tendrían rotación capturada y enseñarían siempre la misma cara a su Sol igual que hace la Luna respecto a la Tierra. En ese caso desde cada lugar concreto de esos planetas sería siempre de noche o siempre de día, y su sol no se movería en el cielo.

Pero también pudiera suceder (y algunos expertos ya lo han apuntado) que si alguna de las órbitas es suficientemente excéntrica quizás tuviese un acople traslación-rotación en resonancia de acuerdo con los pasos por el perihelio como en el caso de Mercurio.
Si en alguno de estos planetas ocurre así, habría días y noches, en principio muy largas, aunque debido a su rápida traslación no lo serían tanto (en el supuesto caso de que ocurriera en el planeta b el día duraría dos años suyos, es decir 72.5 horas de las nuestras), y desde determinados lugares del planeta habría todos los días dos salidas del Sol consecutivas y dos puestas también como en el primer planeta del Sistema Solar.
Si fuese el caso del quinto planeta, los trapist1fienses tendrían días de una duración de 18 días terrestres

Con una órbita de excentricidad pequeña pero no nula, aunque mostrase siempre la misma cara a su sol, éste oscilaría levemente en el cielo hacia uno y otro lado por el fenómeno de las libraciones, como ocurre con la Tierra vista desde la Luna.

En este caso también habría algunos lugares (en las cercanías de un meridiano concreto) en los que su sol se movería ligeramente hacia arriba y abajo cerca del horizonte, saliendo y ocultándose sucesivamente por un mismo lugar de ese horizonte. Si  no hay atmósfera tendrían días y noches, pero si la hay y es suficientemente densa la noche sería como nuestros crepúsculos sin oscurecerse totalmente el cielo y desde allí no se verían las estrellas.

Lo más llamativo: muchos astros en diferente fase

 NASA-JPL/Caltech  
Lo primero que habría que decir es que, aunque en alguna ilustración se han exagerado los tamaños  como suele hacerse habitualmente para resaltar alguna circunstancia, lo cierto es que al estar las órbitas de estos planetas muy cercanas entre sí, y tener unos periodos de traslación muy cortos, desde cualquera de ellos su cielo sería enormemente llamativo y cambiante, adornado por astros en diferente fase y tamaño aparente apreciable.

Por un lado el planeta desde el que se vería otro de ellos más atractivo, más impresionante en su cielo, sería c, el segundo,  porque b llega a acercársele a solo 598400 kilómetros, aproximadamente 1.5 veces la distancia de nuestra Luna, pero como es mucho más grande que ella, se vería, más del doble que lo que vemos a nuestro satélite, ocupando algo más de un grado en su cielo.

Posible imagen del cielo de Trappist 1 c con los astros a una misma escala:  el planeta Trappist 1 se ve espectacular con gran tamaño y en fina fase, y otros dos planetas del sistema en fase casi llena que aparecen mucho más pequeños. En el recuadro el tamaño con que nosotros vemos nuestra Luna, a la misma escala. Lo más probable es que este planeta no tenga atmósfera y al igual que en Mercurio también de día el cielo sería negro, pero aunque la tuviese serían visibles los otros planetas en pleno día, como ocurre aquí con la Luna.
Como los diámetros de b y c son casi iguales, lógicamente en cada momento desde b se verá a c del mismo tamaño, pero mientras que b desde c podría aparecer en cualquier fase, y muy fino cuando presenta el mayor tamaño, en este otro caso c siempre estaría en una fase próxima a llena, por lo que será mucho menos atractivo.
Como tengo pensado explicar en el próximo post que dedicaré a algo más cercano, mientras que la Luna la vemos cambiar de fase pero muy poco de tamaño y sin relación con dicha fase, en estos casos de los planetas interiores ambas circunstancias están relacionadas y cuanto más fina sea la fase más grande se ve el planeta.

En ese aspecto de ver en el cielo diferentes astros en fases variadas, el más favorecido sería h, desde cuyo cielo podrían verse los otros 6 planetas en todas las fases, aunque tendrían tamaños relativos muy pequeños, todos ellos menores que la Luna vista desde la Tierra y cuatro de ellos del orden de una cuarta parte que como vemos a nuestro satélite.
Concretamente cuando se vean de mayor tamaño, que correspondería a la fase más fina, tendrían unos diámetros de 22´, 14´ , 8´, 5.8´ , 6.5´ , y 6 ´ , cuando el diámetro lunar es de 30´. Muchas lunitas en fases diferentes, pero en algunos casos habría que fijarse bien para apreciarlas.

Como al principio he remarcado el planeta f, pongo también una imagen de cómo los supuestos trappist1fienses  prodrían ver su sol y los demás planetas, en los momentos cercanos al máximo tamaño aparente, pero lógicamente en diferentes lugares de su cielo: Los cuatro interiores cerca de la posición de la estrella y los dos exteriores en dirección contraria

Desde Trappist 1 f: Fases y tamaños del resto delos planetas y de su Sol, comparados con nuestra Luna, en el recuadro.

Pero quizás la situación representada en el gráfico no sea posible y nunca sean visibles todos ellos a la vez porque, como ocurre con los satélites galileanos de Júpiter, las resonancias gravitatorias lo podrían impedir.
Como era de esperar debido al tamaño y proximidad de estos astros, se producen unas resonancias bastante claras en los periodos de traslación, pero analizando los números y los momentos en que se detectaron los tránsitos, parece que no están sincronizados más de dos de ellos simultáneamente y por ello esta cuestión no influiría tanto como en los mencionados satélites de Júpiter y el número de situaciones posibles es mucho más amplio en el aspecto de la visión simultánea en fases similares. Quizás próximamente hable de este asunto, porque es enormemente curioso.


El cielo estrellado

Si pudiésemos viajar a alguno de esos planetas (con la tecnología actual es totalmente imposible y seguramente nunca se podrá, pero con la imaginación sí) el cielo estrellado nos resultaría familiar y extraño a la vez.

No sería igual que el nuestro porque nos hemos movido algo más de 39 años luz y el punto de vista cambia la perspectiva. Tampoco es demasiado y la mayoría de las estrellas, mucho más lejanas, no cambiarían de ubicación aunque sí lo harían las que están más cerca del Sistema Solar.
Las constelaciones más conocidas, La Osa Mayor u Orión las veríamos muy similares a como estamos acostumbrados a verlas desde aquí.

Pero imaginemos que hemos sido invitados por un trapist1niense cualquiera a su casa y después de las emociones con el recibimiento a la llegada, y de la cena, nos propone salir a observar las estrellas.
Lo más probable es que ambos dirigiéramos el primer vistazo hacia la constelación de Leo (que aparece algo diferente y con extraña compañía) pero por razones muy distintas.

Nosotros estaríamos ansiosos de ver a nuestro Sol, nuestro punto de partida, y aún utilizando la indicación que nos proporcione nuestra aplicación informática, nos costaría encontrarlo porque sería una débil estrellita de magnitud 5.2 casi al límite de nuestra visión y eso suponiendo que los trappist1unienses hubieran sido capaces de mantener limpio su cielo sin contaminación lumínica. Estaría situado entre Régulo y Denébola (las dos más brillantes de Leo) casi equidistante con ambas y a unos 4 grados hacia el Sur,
Para los no iniciados, luego en el anexo pongo una escueta explicación sobre la magnitud, el número que indica el brillo de un astro (*)

Nuestro anfitrión, en su papel de guía y en su afán de mostrarnos lo mejor de su cielo, nos indicaría así mismo esa dirección porque allí aparecen unas cuantas estrellas concentradas aunque no sean excesivamente brillantes, (la mayoría de magnitud aproximada 2, más o menos como desde la Tierra vemos las 6 más brillantes del carro de la Osa Mayor), que no somos capaces de reconocer.
La propia constelación de Leo se ve diferente, con Régulo, Denébola y Zosma ligeramente fuera de su sitio y algo más débiles. La primera, que desde ahí la veríamos solo con una magnitud 2.2, está casi a punto de perder su supremacía en brillo en esa constelación en favor de Algieba (delta Leo) y se las ve prácticamente iguales.


Tres de las estrellas de la zona nos recuerdan al cinturón de Orión, casi alineadas y muy cercanas; la central más débil que las otras. La más septentrional ya nos hemos dado cuenta que es Régulus a pesar del ligero cambio, porque era nuestra referencia para buscar el Sol; pero nos sorprendería enterarnos de que las otras son nuestra número uno Sirio y Proción, mucho más débiles de como las conocemos (allí solo tendrían magnitudes 2 y 3.47) y en una zona muy lejana de donde las vemos desde aquí.

No nos decepcionarían menos los gemelos Cástor y Polux que siguen inseparables, pero ahora junto a la cabeza de Leo, y también han bajado un montón de brillo hasta unas pobres magnitudes 2.8 y 2.58.

Algo más al Norte la estrella Capella destaca bastante más brillante que las anteriores, y aunque también ha bajado de brillo (se ve con mag 0.85 frente a 0.05 desde la Tierra), no lo ha hecho tanto como el resto de las mencionadas.

Sin desviar demasiado la vista, en la constelación contigua de Virgo otras dos estrellas muy próximas entre sí, ligeramente más brillantes que las anteriores, que son Arturo (mag 1.53) y Altair (mag 2.11) y un poco más al Norte de ellas, en la Cabellera de Berenice estaría Vega (mag 1.07). Las tres también muy lejos de su sitio y bastante más débiles que como las vemos desde la Tierra, como se puede comprobar comparando en la tabla de magnitudes que aparece a continuación.


En algunas listas (de la segunda columna, claro) se incluye a Capella en sexto lugar con magnitud 0.05. En otras no porque ese brillo de debe a la suma de sus dos componentes.

Un dato aparentemente sorprendente es que la mayoría de las estrellas más brillantes que vemos en nuestro cielo, los trappist1nienses las ven en una misma zona, en Leo o sus proximidades, y más débiles. Cuando fui obteniendo estos datos pensé que podía estar cometiendo algún error en su cálculo, pero luego me dí cuenta que el resultado es lógico. Para no aburrirte ahora y que no pierdas el hilo, lo cuento luego en el anexo (en **).

En estos cielos, la estrella más brillante sería Canopus que debido a su gran lejanía, tanto desde aquí como desde allí, no pierde brillo y se vería casi igual que desde la Tierra, y sube a ese primer lugar gracias a la bajada de Sirio.
Aproximadamente lo mismo ocurre con  Rigel, Achernar, Betelgeuse y Hadar que le segirían en el ranking tras la bajada en él de Arturo y Vega y el desplome también de Rigil Kent (alfa Centauro) que nosotros la vemos muy brillante porque la tenemos muy cerca.

Lógicamente habrá otras estrellas que en los cielos de los planetas de Trappist 1 brillen más que desde aquí, y así la sexta más brillante sería Fomalhaut que llega hasta la magnitud 0.66 y estaría situada casi en la zona contraria de aquel cielo respecto al nuestro, en la constelación de Cráter,  al Sur de  Leo.
También subirían muchos puestos delta de Capricornio que llegaría a magnitud 0.81 situándose la siguiente en la lista y  beta de Cetus que aumentaría su brillo en una magnitud y llega a 1.11.

Por supuesto, en todas las comparaciones de brillo hay que tener en cuenta las condiciones de las posibles atmósferas. Los números de las magnitudes no se alteran pero una estrella de determinada magnitud se verá más brillante si no hay atmósfera o es más tenue que la nuestra.

Todos los cálculos numéricos utilizados para llegar a las conclusiones y descripciones expuestas los he realizado personalmente y no he encontrado ninguna fuente donde poder contrastarlos. Por ello, aunque los he repasado, nunca se puede excluír algún despiste, y si encuentras algo que no te convenza te agradecería me lo comunicases.

¿Publicidad engañosa?

Como suelo hacer frecuentemente para aligerar el tema después de tanto número, cambio de registro por otro más amable aunque sea solo un símil.

Pero antes de preparar las maletas para el viaje imaginario, pensemos si este cielo teórico lo podríamos observar realmente. No sea que, como en muchas ocasiones, la agencia de viajes lo pinta todo idílico y cuando llegamos la mayoría de las cosas no se pueden ver porque están tapadas por andamios, no es la fecha adecuada, o no hemos reservado con antelación.

Recordemos que, tal como se ha dicho al principio, se supone que todos estos planetas o la mayoría tienen rotación atrapada y desde un hemisferio siempre es de noche y desde el otro siempre de dia.
Si hay vida (incluso inteligente, aunque sea mucho suponer) es lógico pensar que las mejores condiciones se darían en la zona de día, con lo que nos quedamos sin noche para ver las estrellas. A no ser que el planeta no tenga atmósfera y se vean de día, pero en este caso es más difícil que haya vida.
Se ha sugerido que la zona más habitable sería cerca del límite entre ambas: el Sol muy bajo, pero de día.
Si hay seres inteligentes seguro que realizan expediciones exploratorias a la vecina zona de noche. Esos viajeros sí conocerían el cielo estrellado e incluso eso sería un magnífico reclamo para las agencias de viaje trappist1nianas.
En el caso menos probable, pero posible, de una resonancia traslación-rotación similar a la de Mercurio, no habría problema y tendrían días y noches para observar las estrellas.  


Posteriormente a éste post, he publicado en el blog cooperativo NAUKAS otro artículo con un enfoque algo diferente en el que aparecen algunos de los contenidos recogidos aquí y otros nuevos calculados después. Lo puedes ver en este enlace.



(*) Magnitud de un astro

 El brillo con que vemos una estrella se indica mediante un número que llamamos magnitud, y que es más pequeño cuanto más brillante es la estrella: por ejemplo las estrellas de magnitud 1 son más brillantes que las de magnitud 2. Incluso existen 2 estrellas que tienen magnitud negativa, la más brillante en nuestro cielo es Sirio (mag. -1.47) y otras 3 que están rondando el valor 0 y en algún catálogo alguna aparece también con negativo, como en los datos de la tabla anterior. De unas fuentes a otras puede haber una ligera variación.
Suele decirse que a simple vista pueden apreciarse hasta las de magnitud 6, pero eso es en condiciones ideales de cielo limpio, buena vista y ausencia de contaminación lumínica.

(**) Reunión de famosas en Leo

Cuando mi ordenador me fue dando los datos de las posiciones de las estrellas vistas desde el sistema Trappist 1, pensé que habría elaborado mal el programa informático que hice para calcularlos, que habría introducido algún sesgo, porque la mayoría aparecían en la misma zona. 
Pero tras repasar y comprobar las fórmulas, calibrarlo con otras estrellas menos destacadas y pensar en el motivo por el que eso podía ocurrir, me dí cuenta de que la situación era lógica: La mayoría de estrellas que vemos más brillantes es porque están próximas, con lo que al viajar más lejos de la distancia a la que se encuentran, desde allí aparecerán en una zona próxima a la que está la Tierra, en este caso en las cercanías de Leo.

Finalmente caí en la cuenta de que en el Aula de Astronomía de Durango, a donde voy todos los días a realizar mi trabajo, dispongo de un módulo didáctico que representa la situación de las principales estrellas y constelaciones en tres dimensiones y es la mejor ayuda para una comprobación de los resultados. Efectivamente, concordaban con lo que allí se puede ver y me ayudó a encontrar alguna otra estrella más que “había cambiado de posición” y en la que no había reparado antes.
Una de las partes  del módulo elaborado por alumnado de ESO en el Instituto de Sestao en 2002, actualmente en Durango
Alguna vez hablaré de él y de la diferente visualización de las constelaciones según el lugar de la galaxia en que estemos.

Agradecimientos

Para acabar, quiero dar las gracias a los compañeros y compañeras de la Agrupación Astronómica Vizcaína, encabezados por su presidente, Edu, siempre dispuestos a ayudarme y seguirme la corriente en estas mis “locuras”, y al ordenador personal Spetrum que en los años 80 me obligó a practicar y “coger callo” con el lenguaje de programación (porque en aquella época no había otras opciones) y que aunque es un tema que dejé hace mucho, todavía suelo recordar cuando hay que hacer algunos cálculos engorrosos como los que he necesitado para escribir este artículo.

También quiero recordar al alumnado que acudía a la extraescolar de astronomía hace 15 años, que elaboró la citada maqueta con precisión y rigor, y obtuvo el primer premio en el concurso organizado por ApEA aquel año en Zaragoza. 

4 comentarios:

  1. Encantado estoy de haber descubierto este Blog (gracias Daniel Marín!). Llevaba tiempo buscando a alguien que hubiera hecho estos cálculos y se agradecen mucho. Gracias!

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    1. Gracias, Mario, por tus palabras y también a Daniel Marín porque es una satisfacción que un experto como él lo recomiende.

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  2. Fantástico artículo. De verdad creo que muy innovador y de lo mejor que he leido sobre el descubrimiento.

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  3. Muchas gracias por vuestros comentarios. Posiblemente aparecerá en breve en NAUKAS.COM un artículo más completo que incluye otros datos y curiosidades que he seguido calculando estos días.

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