Gliese 581g - Gliese 581g
 Porównanie wielkości Gliese 581g z Ziemią i Neptunem.
(Na podstawie wybranych hipotetycznych zamodelowanych kompozycji ) | |
| Odkrycie | |
|---|---|
| Odkryty przez | Steven S. Vogt i in. |
| Strona odkrywców | Obserwatorium Keck , Hawaje |
| Data odkrycia | 29 września 2010 |
| Prędkość promieniowa | |
| Oznaczenia | |
| Zarmina, Świat Zarminy | |
| Charakterystyka orbity | |
| Epoka JD 2451409.762 | |
| 0,13 j.a. (19 000 000 km) | |
| Ekscentryczność | 0 |
| 32 d | |
| 271 ± 48 | |
| Półamplituda | 1,29 ± 0,19 |
| Gwiazda | Gliese 581 |
| Charakterystyka fizyczna | |
| Temperatura | 242 K (−31 °C; −24 °F) do 261 K (−12 °C; 10 °F) |
Gliese 581g / ɡ l í oo ə / , nieoficjalnie znany jako Zarmina (lub świata Zarmina jest ), jest niepotwierdzone (i często sporne) egzoplanetą osiągając orbity w układzie Gliese 581 , dwadzieścia lat świetlnych od Ziemi. Została odkryta przez Lick-Carnegie Exoplanet Survey i jest szóstą planetą krążącą wokół gwiazdy ; jednak jego istnienia nie udało się potwierdzić przezzespół badawczy Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO) / High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher (HARPS), a jego istnienie pozostaje kontrowersyjne. Uważa się, że znajduje się w pobliżu środka strefy zamieszkałej przez swoją gwiazdę . Oznacza to, że może utrzymywaćnaswojej powierzchni wodę w stanie ciekłym — niezbędną dla wszelkiego znanego życia — jeślina planecie panująsprzyjającewarunki atmosferyczne .
Gliese 581g został uznany za wykryty przez astronomów z Lick-Carnegie Exoplanet Survey . Autorzy stwierdzili, że do wykrycia planety potrzebne są zestawy danych zarówno z wysokorozdzielczego spektrometru Echelle (HIRES), jak i HARPS; jednak zespół badawczy ESO/HARPS nie mógł potwierdzić jego istnienia. Planeta pozostała niepotwierdzona, ponieważ nie można było osiągnąć konsensusu co do jej istnienia. Dodatkowa ponowna analiza znalazła dowody tylko na cztery planety , ale odkrywca, Steven S. Vogt , nie zgodził się z tymi wnioskami; inne badanie przeprowadzone przez Guillem Anglada-Escudé później potwierdziło istnienie planety. W 2012 r. ponowna analiza Vogt potwierdziła jego istnienie. Nowe badanie z 2014 roku wykazało, że był to wynik fałszywie pozytywny; jednak w 2015 r. ponowna analiza danych sugerowała, że może nadal istnieć. Uważa się, że planeta jest pływowo związana ze swoją gwiazdą. Jeśli planeta ma gęstą atmosferę , może być w stanie cyrkulować ciepło. Faktyczna możliwość zamieszkania na planecie zależy od składu jej powierzchni i atmosfery. Uważa się, że ma temperatury około -37 do -11°C (-35 do 10°F). Dla porównania, średnia temperatura powierzchni Ziemi wynosi 15°C (59°F), podczas gdy średnia temperatura powierzchni Marsa wynosi około -63°C (-81°F). Według Vogta planeta ma „100%” szans na utrzymanie życia, ale jest to kwestionowane. Rzekome wykrycie Gliese 581g zapowiada to, co Vogt nazywa „drugą erą odkrycia”.
Historia
Odkrycie
We wrześniu 2010 roku planeta została odkryta przez astronomów w ramach Lick-Carnegie Exoplanet Survey , kierowanego przez głównego badacza Stevena Vogta , profesora astronomii i astrofizyki na Uniwersytecie Kalifornijskim w Santa Cruz oraz współbadacza R. Paul Butler z Carnegie Institution w Waszyngtonie . Odkrycia dokonano za pomocą pomiarów prędkości radialnych , łącząc 122 obserwacje uzyskane w ciągu 11 lat z instrumentu HIRES Obserwatorium WM Kecka z 119 pomiarami uzyskanymi w ciągu 4,3 lat z instrumentu HARPS Teleskopu ESO 3,6 m w Obserwatorium La Silla . Ponadto pomiary jasności gwiazdy potwierdzono za pomocą zrobotyzowanego teleskopu z Tennessee State University .
Po odjęciu sygnałów znanych wcześniej planet Gliese 581, b , c , d i e , pojawiły się sygnały dwóch dodatkowych planet: 445-dniowy sygnał z nowo rozpoznanej najbardziej zewnętrznej planety oznaczonej f , oraz 37-dniowy sygnał z Gliese 581g. Prawdopodobieństwo, że wykrycie tego ostatniego było fałszywe oszacowano na zaledwie 2,7 na milion. Autorzy stwierdzili, że chociaż 37-dniowy sygnał jest „wyraźnie widoczny w samym zestawie danych HIRES”, „sam zestaw danych HARPS nie jest w stanie wiarygodnie wyczuć tej planety” i doszli do wniosku: „Naprawdę konieczne jest połączenie obu zestawów danych niezawodnie wyczuć wszystkie te planety”. Zespół Lick-Carnegie wyjaśnił wyniki swoich badań w artykule opublikowanym w Astrophysical Journal , który został również udostępniony w wersji preprint na arXiv . Chociaż nie jest to usankcjonowane przez IAU konwencji nazewnictwa „s, zespół Vogt nieformalnie odnosi się do planety jako«Zarmina World», po jego żony, aw niektórych przypadkach po prostu jak Zarmina.
W komunikacie prasowym ogłaszającym odkrycie Vogt et al. przyznał, że „układ Gliese 581 ma nieco burzliwą historię roszczeń dotyczących planet nadających się do zamieszkania”, ponieważ dwie wcześniej odkryte planety w tym samym systemie, Gliese 581c i d, również uważano za potencjalnie nadające się do zamieszkania, ale później oceniono je jako znajdujące się poza konserwatywnie zdefiniowaną, nadającą się do zamieszkania. strefa.
Niewykrywanie w nowej analizie danych HARPS
Dwa tygodnie po ogłoszeniu odkrycia Gliese 581g inny zespół – kierowany przez Michaela Mayora z Obserwatorium Genewskiego – poinformował, że w nowej analizie 179 pomiarów wykonanych przez spektrograf HARPS w ciągu 6,5 roku ani planety g, ani f nie były wykrywalne. . Francesco Pepe , astronom, który pracuje nad danymi HARPS w Obserwatorium Genewskim , powiedział w e-mailu do artykułu opublikowanego ponownie w Astrobiology Magazine na Space.com : „Powodem tego jest to, że pomimo ekstremalnej dokładności instrumentu i wielu punktów danych , amplituda sygnału tej potencjalnej piątej planety jest bardzo niska i zasadniczo na poziomie szumu pomiarowego”. Zespół z Genewy również opublikował swoją pracę na temat arXiv , ale najwyraźniej nie została ona zaakceptowana do publikacji.
Vogt odpowiedział na ostatnie obawy, mówiąc: „Nie jestem tym zbyt zaskoczony, ponieważ są to bardzo słabe sygnały, a dodanie 60 punktów do 119 niekoniecznie przekłada się na duży wzrost czułości”. Niedawno Vogt dodał: „Mam pewność, że dokładnie i uczciwie zgłosiliśmy nasze wątpliwości oraz wykonaliśmy dokładną i odpowiedzialną pracę, wydobywając informacje, które ten zestaw danych ma do zaoferowania. Jestem przekonany, że każdy niezależnie analizujący ten zestaw danych dotrze do te same wnioski."
Różnice w wynikach obu grup mogą dotyczyć przyjętych w obliczeniach charakterystyk orbity planet. Według astronoma z Massachusetts Institute of Technology Sary Seager , Vogt postulował , że planety wokół Gliese 581 mają idealnie kołowe orbity , podczas gdy grupa szwajcarska uważa , że orbity są bardziej ekscentryczne . Ta różnica w podejściu może być przyczyną sporu, według Alana Bossa . Butler zauważył, że z dodatkowymi obserwacjami: „Spodziewałbym się, że w skali roku lub dwóch powinno to zostać rozstrzygnięte”. Inni astronomowie również poparli celową ocenę: Seager stwierdził: „W pewnym momencie osiągniemy konsensus; nie sądzę, abyśmy musieli teraz głosować”. Ray Jayawardhana zauważył: „Biorąc pod uwagę niezwykle interesujące implikacje takiego odkrycia, ważne jest, aby uzyskać niezależne potwierdzenie”. Gliese 581g jest wymieniony jako „niepotwierdzony” w Encyklopedii Planet Pozasłonecznych .
Dalsze analizy danych HIRES/HARPS
W grudniu 2010 roku grupa kierowana przez Rene Andrae z Instytutu Astronomii im. Maxa Plancka zgłosiła rzekomy błąd metodologiczny w analizie danych, która doprowadziła do odkrycia Gliese 581f i g.
W 2011 r. kolejna ponowna analiza – przeprowadzona przez grupę kierowaną przez Philipa Gregory'ego z University of British Columbia – nie znalazła wyraźnych dowodów na istnienie piątego sygnału planetarnego w połączonym zestawie danych HIRES/HARPS. Twierdzono, że dane HARPS dostarczyły tylko niektórych dowodów na sygnały 5 planet, podczas gdy włączenie obu zestawów danych faktycznie degradowało dowody na więcej niż cztery planety (tj. brak dla 581f lub 581g). Mikko Tuomi z University of Hertfordshire przeprowadził ponowną analizę bayesowską danych z HARPS i HIRES, z której wynika, że „nie implikują one wniosku, że istnieją dwa dodatkowe towarzysze krążące wokół GJ 581”.
„Przestudiowałem [artykuł] szczegółowo i nie zgadzam się z jego wnioskami” – powiedział Steven Vogt, zaniepokojony tym, że Gregory uznał dane HIRES za bardziej niepewne. „Kwestia istnienia Gliese 581g nie zostanie ostatecznie rozstrzygnięta, dopóki naukowcy nie zgromadzą bardziej precyzyjnych danych dotyczących prędkości radialnych”, powiedział Vogt. Vogt spodziewa się jednak, że dalsze analizy wzmocnią argumenty za planetą.
Przeprowadzając szereg testów statystycznych, Guillem Anglada-Escudé z Carnegie Institute of Washington doszedł do wniosku, że istnienie Gl 581g zostało dobrze poparte dostępnymi danymi, pomimo obecności statystycznej degeneracji, która pochodzi od aliasu pierwszej ekscentrycznej harmonicznej. innej planety w systemie. W mającym się wkrótce ukazać artykule Anglada-Escudé i Rebekah Dawson stwierdziły, że „z danymi, które posiadamy, najbardziej prawdopodobnym wyjaśnieniem jest to, że ta planeta wciąż istnieje”.
ponowna analiza danych HARPS z 2012 r.
W lipcu 2012 r. Vogt ponownie przeanalizował dane z 2011 r. zaproponowane przez Forveille i in., zauważając, że było pięć obiektów (Gliese 581b, e, c, g, d, bez dowodów na f). Planeta g krążyła wokół 0,13 ja z okresem orbitalnym 32 dni, umieszczając ją w strefie nadającej się do zamieszkania. Vogt doszedł do wniosku, że obiekt miał minimalną masę 2,2 M i miał prawdopodobieństwo fałszywie pozytywnego wyniku poniżej 4%. Vogt powiedział również, że nie mogli dojść do tego samego wniosku, co zespół z Genewy, bez usunięcia punktów danych. „Nie wiem, czy to pominięcie było celowe, czy pomyłka”, powiedział. „Mogę to powiedzieć tylko wtedy, gdy był błędem, popełniali ten sam błąd więcej niż raz, nie tylko w tym artykule, ale także w innych gazetach. Vogt powiedział następnie, że planeta istnieje tak długo, jak długo wszystkie planety mają orbity kołowe, i że orbity kołowe działają ze względu na „dynamiczną stabilność, dobre dopasowanie i zasadę oszczędności (Brzytwa Ockhama)”.
Dalsze badania
Badanie z 2014 r. – opublikowane w Science – prowadzone przez badacza z tytułem doktora Paula Robertsona wykazało, że Gliese 581d jest „artefaktem aktywności gwiazd, który po niecałkowitej korekcji powoduje fałszywe wykrycie planety g”. „Byli celami o bardzo wysokiej wartości, jeśli były prawdziwe”, powiedział Robertson, „ale niestety okazało się, że tak nie jest”. W komunikacie prasowym Penn State University zauważono, że plamy słoneczne mogą czasami maskować się jako sygnały planetarne. Dodatkowe badanie wykazało, że istnienie Gliese 581g zależy od ekscentryczności Gliese 581d. Planeta została później usunięta z Habitable Exoplanets Catalog, prowadzonego przez Uniwersytet Portoryko w Arecibo . Później, w październiku tego samego roku, Abel Mendez napisał – w poście na blogu charakteryzującym „fałszywe początki” w zamieszkiwaniu egzoplanet – że planeta nie istnieje.
W 2015 r. zespół naukowców kierowany przez Guillem Anglada-Escudé z University of London ponownie przeanalizował dane i zasugerował, że planeta Gliese 581d naprawdę może istnieć pomimo zmienności gwiazd, a zeszłoroczne twierdzenie o istnieniu Gliese 581d i g zostało wywołane przez słaba i nieodpowiednia analiza danych, mówiąca, że metoda statystyczna zastosowana przez zespół Robertsona była „po prostu niewystarczająca do identyfikacji małych planet, takich jak Gliese 581d”, namawiając do ponownej analizy danych przy użyciu „bardziej dokładnego modelu”.
Charakterystyka fizyczna
Blokada pływowa
Ze względu na bliskość Gliese 581g do swojej gwiazdy macierzystej, przewiduje się, że będzie ona pływowo związana z Gliese 581. Tak jak Księżyc Ziemi zawsze przedstawia Ziemi tę samą twarz, długość gwiezdnego dnia Gliese 581g dokładnie odpowiadałaby długości jego roku , co oznacza, że jedna połowa będzie stale jasna, a druga ciemna.
Atmosfera
W gęstej atmosferze będzie krążyć ciepło, potencjalnie umożliwiając zamieszkanie na dużym obszarze na powierzchni. Na przykład Wenus ma rotację Słońca około 117 razy wolniejszą niż Ziemia, powodując dłuższe dni i noce. Pomimo nierównomiernego rozkładu światła słonecznego w odstępach czasu krótszych niż kilka miesięcy, nieoświetlone obszary Wenus są utrzymywane prawie tak samo gorąco jak po stronie dnia przez globalnie krążące wiatry. Symulacje wykazały, że atmosfera zawierająca odpowiednie poziomy CO 2 i H 2 O potrzebuje zaledwie jednej dziesiątej ciśnienia atmosfery ziemskiej (100 mbar ), aby skutecznie rozprowadzać ciepło po nocnej stronie. Obecna technologia nie jest w stanie określić składu atmosferycznego lub powierzchni planety z powodu przytłaczającego światła jej gwiazdy macierzystej.
To, czy planeta zablokowana pływowo, o charakterystyce orbitalnej Gliese 581g, nadaje się do zamieszkania, zależy od składu atmosfery i charakteru powierzchni planety. Kompleksowe badania modelowe obejmujące dynamikę atmosfery, realistyczny transfer promieniowania i fizykę tworzenia lodu morskiego (jeśli planeta ma ocean) wskazuje, że planeta może stać się tak gorąca jak Wenus, jeśli jest sucha i pozwala na gromadzenie się dwutlenku węgla w swojej atmosferze . W tym samym badaniu zidentyfikowano dwa stany nadające się do zamieszkania na planecie bogatej w wodę. Jeśli planeta ma bardzo cienką atmosferę, na większości powierzchni tworzy się gruba skorupa lodowa, ale punkt podgwiazdowy pozostaje wystarczająco gorący, aby utworzyć obszar cienkiego lodu lub nawet epizodycznie otwartej wody. Jeśli planeta ma atmosferę o ciśnieniu zbliżonym do ziemskiego, zawierającą około 20% (molowego) dwutlenku węgla, to efekt cieplarniany jest wystarczająco silny, aby utrzymać kałużę otwartej wody pod punktem podgwiazdowym o temperaturach porównywalnych z tropikami Ziemi. Ten stan został przez autora nazwany „Eyeball Earth”. Modelowanie wpływu blokady pływowej na możliwą atmosferę Gliese 581g przy użyciu ogólnego modelu cyrkulacji wykorzystującego atmosferę o ciśnieniu powierzchniowym zbliżonym do ziemskiego, ale wysoce wyidealizowanej reprezentacji procesów radiacyjnych, wskazuje, że dla planety o stałej powierzchni rozłożone byłyby miejsca o maksymalnym cieple. we wzorze w kształcie bocznej szewronu, wyśrodkowanym w pobliżu punktu podgwiazdowego.
Klimat
Szacuje się, że średnia globalna temperatura równowagi (temperatura przy braku wpływu atmosferycznego) 581g Gliese wahałaby się od 209 do 228 K (-64 do -45°C lub -84 do -49°F) dla albedo Bonda (odbicia) od 0,5 do 0,3 (przy czym ta ostatnia jest bardziej charakterystyczna dla wewnętrznego Układu Słonecznego ). Dodanie efektu cieplarnianego podobnego do Ziemi dałoby średnią temperaturę powierzchni w zakresie od 236 do 261 K (-37 do -12°C lub -35 do 10°F). Gliese 581g znajdowałby się na orbicie, na której mógłby działać krzemianowy termostat wietrzenia, co mogłoby prowadzić do nagromadzenia w atmosferze wystarczającej ilości dwutlenku węgla, aby woda w stanie ciekłym mogła istnieć na powierzchni, pod warunkiem, że skład planety i zachowanie tektoniczne mogą wspierać ciągłe odgazowywanie.
Porównania temperatur |
Rtęć | Wenus | Ziemia | Gliese 581g | Mars |
|---|---|---|---|---|---|
| Temperatura równowagi globalnej |
431 K 158 °C 316 °F |
307 K 34 °C 93 °F |
255 K -18°C -0,4°F |
209 K do 228 K −64 °C do −45 °C −83 °F do −49 °F |
206 K -67 °C -88,6 °F |
| + Efekt GHG Wenus |
737 K 464 °C 867 °F |
||||
| + Efekt GHG Ziemi |
288 K 15 °C 59 °F |
236 K do 261 K −37 °C do −12 °C −35 °F do 10 °F |
|||
| + Efekt GHG Marsa |
210 K −63 °C −81 °F |
||||
| pływowo zablokowany |
tak | Prawie | Nie | Prawdopodobne | Nie |
| Globalne albedo |
0,142 | 0,9 | 0,29 | 0,5 do 0,3 | 0,25 |
| Odn. | |||||
Dla porównania, obecna globalna temperatura równowagi na Ziemi wynosi 255 K (-18 °C), a efekt cieplarniany podwyższa do 288 K (15 °C). Jednakże, gdy życie ewoluowało na początku historii Ziemi , uważa się, że energia słoneczna wytwarzana przez Słońce wynosiła tylko około 75% jego obecnej wartości, co odpowiednio obniżyłoby temperaturę równowagi Ziemi w tych samych warunkach albedo . Jednak Ziemia utrzymywała w tamtej epoce takie same temperatury, być może z bardziej intensywnym efektem cieplarnianym lub niższym albedo niż obecnie.
Obecne temperatury powierzchni Marsa wahają się od niskich około -87 ° C (-125° F) podczas polarnej zimy do wysokich do -5 ° C (23 ° F) latem. Szeroki zakres wynika z rozrzedzonej atmosfery, która nie może magazynować dużej ilości ciepła słonecznego, oraz z małej bezwładności cieplnej gleby. Na początku swojej historii gęstsza atmosfera mogła pozwolić na uformowanie się oceanu na Marsie .
Zamieszkanie
Uważa się, że planeta znajduje się w strefie nadającej się do zamieszkania swojej gwiazdy macierzystej, czerwonego karła, który jest chłodniejszy niż Słońce. Oznacza to, że planety muszą krążyć bliżej gwiazdy niż w Układzie Słonecznym, aby utrzymać płynną wodę na swojej powierzchni. Chociaż zdatność do zamieszkania jest ogólnie definiowana przez zdolność planet do utrzymania wody w stanie ciekłym, istnieje wiele czynników, które mogą na nią wpływać. Obejmuje to atmosferę planety i zmienność jej gwiazdy macierzystej pod względem emitowania energii.
W rozmowie z Lisą-Joy Zgorski z Narodowej Fundacji Nauki Steven Vogt został zapytany, co sądzi o szansach na życie na Gliese 581g. Vogt był optymistą: „Nie jestem biologiem, ani nie chcę go grać w telewizji. Osobiście, biorąc pod uwagę wszechobecność i skłonność życia do rozkwitu, gdzie tylko się da, powiedziałbym, że… szanse na życie w tym planety są w 100%. Nie mam co do tego żadnych wątpliwości." W tym samym artykule cytowany jest dr Seager, który powiedział: „Wszyscy są tak przygotowani, by powiedzieć, że oto następne miejsce, w którym znajdziemy życie, ale to nie jest dobra planeta do dalszych badań”. Według Vogta, długie życie czerwonych karłów zwiększa szanse na istnienie życia. „Trudno jest zatrzymać życie, gdy zapewni się mu odpowiednie warunki”, powiedział. Według wywiadu Associated Press ze Stevenem Vogtem: „Życie na innych planetach nie oznacza ET. Nawet zwykła jednokomórkowa bakteria lub odpowiednik pleśni prysznicowej wstrząsnęłaby postrzeganiem wyjątkowości życia na Ziemi”.
Implikacje
W poszukiwaniu egzoplanet naukowcy monitorowali jedynie stosunkowo niewielką liczbę gwiazd. Odkrycie planety potencjalnie nadającej się do zamieszkania, takiej jak Gliese 581g na tak wczesnym etapie poszukiwań, może oznaczać, że planety nadające się do zamieszkania są szerzej rozmieszczone, niż wcześniej sądzono. Według Vogta odkrycie „implikuje interesującą dolną granicę η ⊕, ponieważ istnieje tylko ~116 znanych gwiazd typu słonecznego lub późniejszych ... w odległości 6,3 parsek od GJ 581”. To odkrycie zapowiada to, co Vogt nazywa nową, drugą erą odkryć w egzoplanetologii :
Potwierdzenie przez inne zespoły za pomocą dodatkowych, precyzyjnych kamperów byłoby mile widziane. Ale jeśli GJ 581g zostanie potwierdzone przez dalsze badania RV, sam fakt, że planeta nadająca się do zamieszkania tak szybko, wokół tak pobliskiej gwiazdy, sugeruje, że η ⊕ może być rzędu kilkudziesięciu procent, a zatem, że albo po prostu mieliśmy niewiarygodne szczęście w tym wczesnym wykryciu, albo naprawdę stoimy u progu drugiej ery odkryć.
Jeśli ułamek gwiazd z planetami potencjalnie nadającymi się do zamieszkania (η ⊕ , „ eta-Ziemia ”) jest rzędu kilkudziesięciu procent, jak proponuje Vogt, a sąsiedztwo gwiazd jest typową próbką galaktyki, to odkrycie Gliese 581g w ekosferze swojej gwiazdy wskazuje na potencjał miliardów planet podobnych do Ziemi w samej naszej galaktyce Drogi Mlecznej .
Zobacz też
Bibliografia
Zewnętrzne linki
-
Narodowa Fundacja Nauki (29.09.2010). „Steven Vogt i Paul Butler prowadzą zespół, który odkrył pierwszą potencjalnie nadającą się do zamieszkania egzoplanetę” .
Wideo: Steven Vogt z UC Santa Cruz i UC Observatories oraz Paul Butler z Carnegie Institution of Washington dołączają do Lisy-Joy Zgorski z NSF, aby ogłosić odkrycie pierwszej egzoplanety, która ma potencjał podtrzymania życia.
- „Badania finansowane przez NASA i NSF znajdują pierwszą potencjalnie nadającą się do zamieszkania egzoplanetę” . Wydanie 10-237 . NASA . 2010-09-29.
