¿Cuánto tiempo llevan los planetas TRAPPIST-1 en una zona habitable?

Los planetas que orbitan TRAPPIST-1 están en órbitas alrededor de su estrella mucho más cerca que la Tierra orbita al Sol. Sin embargo, dado que TRAPPIST-1 es una enana marrón fría, algunos de los planetas se encuentran en una "zona habitable", donde la temperatura no sería demasiado extrema para la vida tal como la conocemos.

Lo que me pregunto es, ¿cuánto tiempo han estado esos planetas en una zona habitable? La página de Wikipedia dice que TRAPPIST-1 es anterior a 1 Gyr. Pero, ¿cuánto tiempo ha sido una enana marrón fría?

En otras palabras, dado que la abiogénesis de la vida y la evolución de los organismos vivos dependen del tiempo, ¿cuánto tiempo ha tenido la vida la oportunidad de desarrollarse en la zona habitable de la estrella?

Para esta pregunta, no me preocupa la química u otras características de los planetas mismos.

exoplanet trappist-1

— usuario151841
fuente

TRAPPIST-1 se formó como una enana marrón fría, y lo ha sido durante toda su vida. Dicho esto, los planetas no siempre han estado en las órbitas que ocupan actualmente.

— Phiteros

TRAPPIST-1 es una enana roja de tipo M. No es una enana marrón; el término "enano ultrafrío" abarca objetos de clase M y L y, por lo tanto, no se limita a ninguno de los dos.

— HDE 226868

@Phiteros La temperatura de la enana marrón no es el problema principal (aunque en el pasado era más cálido). El problema principal es que la luminosidad era considerablemente mayor en el pasado, de modo que todos los planetas estaban más cerca que la zona habitable en el pasado.

— Rob Jeffries

@ HDE226868 No es posible descartar que Trappist-1 sea una enana marrón. La masa se cita como

, lo que le permite ser una estrella o una enana marrón. Y creo que esa barra de error es ridículamente optimista.

0.080 \pm 0.009 M_{⊙}

$0.080\pm 0.009 M_{\odot}$

— Rob Jeffries

@RobJeffries lo siento; Asumí automáticamente que no lo era. No había visto nada que sugiriera que era una enana marrón.

— HDE 226868

La luminosidad de Trappist-1 se estima en , pero no siempre ha sido así. $5.25\times 10^{-4}\ L_{\odot}$

La luminosidad de una enana marrón disminuye con el tiempo y esto mide la luminosidad (junto con el tipo espectral) que permite una estimación de la masa y un límite inferior a la edad utilizando modelos evolutivos estelares.

$0.08\ M_{\odot}$ $\sim 500$

Los detalles del cálculo de una zona habitable (HZ) pueden ser complejos, pero básicamente el radio de la zona habitable se escala como la raíz cuadrada de la luminosidad. Si los planetas d y h no están actualmente en el HZ, entonces podemos usarlos como una definición conservadora del límite de HZ.

A partir de esto (y usando los radios orbitales publicados de los planetas), puedo ver que si la luminosidad aumenta en un factor de 9, entonces ninguno de los planetas bg está en la HZ, es más grande que todas sus órbitas. Trappist-1 tenía una luminosidad 9 veces mayor cuando tenía menos de 27 millones de años. Por otro lado, si quiero mover la HZ justo fuera de la órbita del planeta e (e incluir simultáneamente el planeta h dentro de la HZ), esto ocurriría cuando Trappist-1 tenía una edad de 206 millones de años. Como pensamiento final, puede ver en este modelo en particular que Trappist-1 puede desvanecerse en un factor adicional de dos a medida que envejece. Esto disminuye el radio de HZ por un factor de 1.41 y significaría que g (y posiblemente f) quedaría fuera de la HZ, mientras que d (y posiblemente c) serían llevados a la HZ.

Sin embargo, debe tenerse en cuenta que: diferentes modelos dan resultados ligeramente diferentes, estos loci dependen de la masa y la masa no se conoce, se infiere de los mismos modelos utilizando una estimación de temperatura (que también es incierta). Entonces, aunque es probable que mis conclusiones cualitativas sobre la ubicación pasada de la HZ sean correctas (aunque los números de edad detallados dependen del modelo), el comportamiento futuro de la HZ es más incierto porque Trappist-1 puede ser un poco más masivo de lo que se supone y Ya alcanzó su luminosidad mínima.

$0.08M_{\odot}$

$^{*}$

$\sim +100$ $\sim +70$

$^{*}$ $\sim 10-20$

— Rob Jeffries
fuente

Si entiendo correctamente, el artículo postula que los planetas inicialmente se formaron más lejos; más allá de la línea de escarcha de la estrella en ese momento. Luego emigraron hacia adentro. Eso hace que determinar cuándo alguno de los planetas estuvo en la HZ durante ese tiempo sea notablemente más difícil. Aunque no me he familiarizado con su artículo y sus resultados lo suficiente como para saber si sus modelos incluyen detalles suficientemente específicos sobre la posible evolución pasada del sistema para permitirle hacer estimaciones razonables (dentro de su (s) modelo (s)).

— zibadawa timmy

@zibadawatimmy El mecanismo propuesto es la migración interna impulsada por disco. Si es así, como la vida útil de los discos alrededor de estrellas de baja masa es <10 Myr, entonces no afectaría ninguna de las conclusiones.

— Rob Jeffries