Se vogliamo saperne di più sul fatto che la vita possa sopravvivere su un pianeta al di fuori del nostro sistema solare, è importante conoscere l'età della sua stella. Le giovani stelle hanno frequenti rilasci di radiazioni ad alta energia chiamate brillamenti che possono fulminare le superfici dei loro pianeti. Se i pianeti sono di nuova formazione, le loro orbite possono anche essere instabili. D'altra parte, pianeti in orbita attorno a stelle più vecchie sono sopravvissuti all'ondata di brillamenti giovanili, ma sono stati anche esposti ai danni delle radiazioni stellari per un periodo di tempo più lungo.

Gli scienziati ora hanno una buona stima dell'età di uno dei sistemi planetari più intriganti scoperti fino ad oggi:TRAPPIST-1, un sistema di sette mondi delle dimensioni della Terra in orbita attorno a una stella nana ultrafredda a circa 40 anni luce di distanza. I ricercatori affermano in un nuovo studio che la stella TRAPPIST-1 è piuttosto vecchia:tra 5,4 e 9,8 miliardi di anni. Questo è fino a due volte più vecchio del nostro sistema solare, che si è formato circa 4,5 miliardi di anni fa.

Le sette meraviglie di TRAPPIST-1 sono state rivelate all'inizio di quest'anno in una conferenza stampa della NASA, utilizzando una combinazione di risultati del Transiting Planets and Planetesimals Small Telescope (TRAPPIST) in Cile, Il telescopio spaziale Spitzer della NASA, e altri telescopi terrestri. Tre dei pianeti TRAPPIST-1 risiedono nella "zona abitabile" della stella, " la distanza orbitale alla quale un pianeta roccioso con un'atmosfera potrebbe avere acqua liquida sulla sua superficie. Tutti e sette i pianeti sono probabilmente agganciati alla loro stella in termini di marea, ciascuno con un giorno perpetuo e un lato notturno.

Al momento della sua scoperta, gli scienziati ritenevano che il sistema TRAPPIST-1 dovesse avere almeno 500 milioni di anni, poiché le stelle di massa ridotta di TRAPPIST-1 (circa l'8% di quella del Sole) impiegano più o meno quel tempo per contrarsi alla sua dimensione minima, appena un po' più grande del pianeta Giove. Però, anche questo limite di età inferiore era incerto; in teoria, la stella potrebbe essere vecchia quasi quanto l'universo stesso. Le orbite di questo compatto sistema di pianeti sono stabili? La vita potrebbe avere abbastanza tempo per evolversi su uno di questi mondi?

"I nostri risultati aiutano davvero a limitare l'evoluzione del sistema TRAPPIST-1, perché il sistema deve essere durato per miliardi di anni. Ciò significa che i pianeti dovevano evolversi insieme, altrimenti il ​​sistema sarebbe crollato molto tempo fa, " ha detto Adam Burgasser, un astronomo dell'Università della California, San Diego, e il primo autore dell'articolo. Burgasser ha collaborato con Eric Mamajek, vice scienziato del programma di esplorazione degli esopianeti della NASA con sede presso il Jet Propulsion Laboratory della NASA, Pasadena, California, per calcolare l'età di TRAPPIST-1. I loro risultati saranno pubblicati nel Giornale Astrofisico .

Non è chiaro cosa significhi questa età avanzata per l'abitabilità dei pianeti. Da una parte, le stelle più vecchie brillano meno delle stelle più giovani, e Burgasser e Mamajek hanno confermato che TRAPPIST-1 è relativamente silenzioso rispetto ad altre stelle nane ultrafredde. D'altra parte, poiché i pianeti sono così vicini alla stella, hanno assorbito miliardi di anni di radiazioni ad alta energia, che avrebbe potuto far evaporare atmosfere e grandi quantità di acqua. Infatti, l'equivalente di un oceano terrestre potrebbe essere evaporato da ciascun pianeta TRAPPIST-1 ad eccezione dei due più distanti dalla stella ospite:i pianeti g e h. Nel nostro sistema solare, Marte è un esempio di pianeta che probabilmente aveva acqua liquida sulla sua superficie in passato, ma ha perso la maggior parte della sua acqua e atmosfera a causa della radiazione solare ad alta energia per miliardi di anni.

Però, la vecchiaia non significa necessariamente che l'atmosfera di un pianeta sia stata erosa. Dato che i pianeti TRAPPIST-1 hanno densità inferiori rispetto alla Terra, è possibile che grandi serbatoi di molecole volatili come l'acqua possano produrre atmosfere spesse che schermano le superfici planetarie dalle radiazioni nocive. Un'atmosfera densa potrebbe anche aiutare a ridistribuire il calore ai lati oscuri di questi pianeti bloccati dalle maree, aumento degli immobili abitabili. Ma questo potrebbe anche ritorcersi contro in un processo di "serra fuori controllo", in cui l'atmosfera diventa così densa che la superficie del pianeta si surriscalda, come su Venere.

"Se c'è vita su questi pianeti, Direi che deve essere una vita resistente, perché deve essere in grado di sopravvivere ad alcuni scenari potenzialmente disastrosi per miliardi di anni, " disse Burgasse.

Fortunatamente, stelle di piccola massa come TRAPPIST-1 hanno temperature e luminosità che rimangono relativamente costanti per trilioni di anni, punteggiato da occasionali eventi magnetici di flaring. Si prevede che la vita di piccole stelle come TRAPPIST-1 sarà molto, molto più lungo dei 13,7 miliardi di anni dell'universo (il Sole, a confronto, ha una durata prevista di circa 10 miliardi di anni).

"Le stelle molto più massicce del Sole consumano rapidamente il loro carburante, illuminandosi nel corso di milioni di anni ed esplodendo come supernovae, "Mamajek ha detto. "Ma TRAPPIST-1 è come una candela a combustione lenta che brillerà per circa 900 volte più a lungo dell'attuale età dell'universo".

Alcuni degli indizi usati da Burgasser e Mamajek per misurare l'età di TRAPPIST-1 includevano la velocità con cui la stella si muove nella sua orbita attorno alla Via Lattea (le stelle più veloci tendono ad essere più vecchie), la composizione chimica della sua atmosfera, e quanti razzi TRAPPIST-1 ha avuto durante i periodi di osservazione. Tutte queste variabili indicavano una stella che è sostanzialmente più vecchia del nostro Sole.

Osservazioni future con il telescopio spaziale Hubble della NASA e il prossimo telescopio spaziale James Webb potrebbero rivelare se questi pianeti hanno atmosfere, e se tali atmosfere sono come quelle della Terra.

"Questi nuovi risultati forniscono un contesto utile per future osservazioni dei pianeti TRAPPIST-1, che potrebbe darci una visione approfondita di come si formano ed evolvono le atmosfere planetarie, e persistere o no, "ha detto Tiffany Kataria, scienziato degli esopianeti al JPL, che non è stato coinvolto nello studio.

Le future osservazioni con Spitzer potrebbero aiutare gli scienziati ad affinare le loro stime sulla densità dei pianeti TRAPPIST-1, che informerebbe la loro comprensione delle loro composizioni.