La stella TRAPPIST-1 è piccolissima ma le sue emissioni di raggi X e ultravioletti potrebbero essere molto intense

Concetto artistico di TRAPPIST-1 e dei suoi pianeti (Immagine NASA/JPL-Caltech)
Concetto artistico di TRAPPIST-1 e dei suoi pianeti (Immagine NASA/JPL-Caltech)

Un articolo pubblicato sulla rivista “The Astrophysical Journal” riporta uno studio sulla luminosità a raggi X e ultravioletti di TRAPPIST-1, la stella nana ultra-fredda diventata celebre dopo la conferma che ha un sistema di 7 pianeti rocciosi. Un team di ricercatori ha usato un metodo Monte Carlo basato su Catena di Markov per calcolare le radiazioni ricevute nel corso del tempo da quei pianeti concludendo che la stella ha avuto elevati livelli di emissioni di raggi X e ultravioletti per parecchi miliardi di anni causando si suoi pianeti una notevole erosione atmosferica e perdita di composti volatili. I ricercatori hanno anche dimostrato che il software libero / open source approxposterior può replicare la loro analisi in tempi molto più rapidi rispetto a emcee, un software usato per quel tipo di calcoli. Ciò aiuterà a studiare altre nane rosse per valutare l’abitabilità dei pianeti che sempre più vengono trovati attorno a nane rosse.

La conferma dei 7 pianeti rocciosi nel sistema di TRAPPIST-1 il 22 febbraio 2017 fu un momento importante per l’astronomia perché era il primo sistema in cui era stato trovato un numero di pianeti vicino a quelli del sistema solare e in quel caso sono tutti con dimensioni e masse vicine a quelle della Terra. Anche il fatto che la stella sia davvero piccola, con una massa di poco superiore al limite minimo necessario a sostenere la fusione nucleare, fu importante perché mostrò che anche stelle molto piccole possono avere sistemi planetari interessanti.

Uno dei problemi principali indicati fin dall’inizio era quello relativo alle emissioni di radiazioni elettromagnetiche molto energetiche da parte della stella TRAPPIST-1. Le nane rosse e le nane ultrafredde sono piccole ma possono avere potenti eruzioni con forti emissioni di raggi ultravioletti e perfino di raggi X. I pianeti di TRAPPIST-1 sono tutti molto vicini alla loro stella perciò gli effetti di quelle emissioni possono essere molto pesanti per quanto riguarda l’erosione delle possibili atmosfere e la dispersione nello spazio di composti volatili. Una speranza arrivava dal fatto che probabilmente TRAPPIST-1 è molto più vecchia del Sole e di conseguenze potrebbe aver passato da lungo tempo il periodo di attività più intenso. Tuttavia, era necessario calcolare quante radiazioni elettromagnetiche di quei tipi fossero state emesse dalla stella.

Gli autori di questa ricerca hanno usato un algoritmo parte dei metodi Monte Carlo basati su Catena di Markov per il calcolo delle probabilità. Il software libero / open source emcee, scritto nel linguaggio Python, è uno di quelli usati per questo tipo di calcoli ed è stato applicato all’evoluzione delle emissioni di raggi X e ultravioletti di TRAPPIST-1. Un altro software chiamato approxposterior, sempre scritto in Python e rilasciato sotto una licenza libera / open source, è stato usato per confrontare i risultati e ha impiegato un tempo notevolmente inferiore e una quantità notevolmente inferiore di simulazioni per otterene quei risultati. Ciò perché si tratta di un algoritmo di apprendimento automatico che può essere molto più efficiente dopo il periodo iniziale di addestramento.

Il risultato finale rimane negativo per il sistema di TRAPPIST-1 perché indica che la stella ha emesso notevoli quantità di raggi X e ultravioletti per parecchi miliardi di anni. Nella prima fase della loro vita, i suoi pianeti interni hanno ricevuto queste emissioni a livelli migliaia di volte superiori rispetto a quelle che la Terra ha ricevuto dal Sole. Emissioni del genere possono spazzare via l’atmosfera di un pianeta e i suoi composti volatili con pesanti conseguenze sulla sua abitabilità.

Questo tipo di ricerca è basato su modelli matematici che implementano le informazioni conosciute su una stella, che in questo caso è TRAPPIST-1 ma potrebbe essere un’altra nana rossa o ultra-fredda. Le informazioni disponibili sui pianeti indicano che alcuni di essi hanno una bassa densità che suggerisce una notevole presenza di acqua e forse composti volatili ghiacciati che possono sostituire quelli perduti. Probabilmente le discussioni sulle possibilità che almeno alcuni pianeti del sistema di TRAPPIST-1 siano abitabili continueranno ancora per molti anni. Sono molto utili per capire quali siano le condizioni necessarie per un esopianeta per avere il potenziale di ospitare forme di vita simili a quelle terrestri.

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