Gliese 581

Het Gliese 581 planetenstelsel is het gravitationeel gebonden systeem dat bestaat uit de ster Gliese 581 en de objecten die daar omheen draaien. Het systeem bestaat uit ten minste drie planeten die zijn ontdekt met de radiale-snelheidsmethode, samen met een puinschijf. De opmerkelijkheid van het systeem is vooral te danken aan vroege ontdekkingen in de exoplanetologie, tussen 2008 en 2010, van mogelijke aardse planeten die in de bewoonbare zone van het systeem draaien en aan de relatief korte afstand van het systeem tot het zonnestelsel op 20 lichtjaar afstand. De waarnemingsgeschiedenis is echter controversieel vanwege valse detecties en gissingen en omdat de radiale snelheidsmethode weinig informatie over de planeten zelf oplevert behalve hun massa.

De bevestigde planeten worden verondersteld zich dicht bij de ster te bevinden met bijna-cirkelvormige banen. In volgorde van afstand tot de ster zijn dit Gliese 581e, Gliese 581b, en Gliese 581c. De letters geven de volgorde van ontdekking aan, waarbij b de eerste planeet is die rond de ster werd ontdekt.

WaarnemingsgeschiedenisEdit

De eerste aankondiging van een planeet rond de ster was Gliese 581b, ontdekt door astronomen van de Sterrenwacht van Genève in Zwitserland en de Universiteit van Grenoble in Frankrijk. Deze planeet werd in augustus 2005 ontdekt met behulp van uitgebreide gegevens van de ESO/HARPS spectrometer en was de vijfde planeet die rond een rode dwerg werd ontdekt. Verdere waarnemingen door dezelfde groep hebben geleid tot de ontdekking van nog twee planeten, Gliese 581c en Gliese 581d. De omlooptijd van Gliese 581d werd oorspronkelijk geschat op 83 dagen, maar werd later bijgesteld tot een lagere waarde van 67 dagen. De herziene baanafstand zou hem aan de uiterste grenzen van de bewoonbare zone plaatsen, de afstand waarop het mogelijk wordt geacht dat vloeibaar water aan het oppervlak van een planetair lichaam kan bestaan, mits de atmosferische omstandigheden gunstig zijn. Gliese 581d ontvangt naar schatting ongeveer 30% van de intensiteit van het licht dat de aarde van de zon ontvangt. Ter vergelijking, zonlicht op Mars heeft ongeveer 40% van de intensiteit van dat op Aarde, hoewel als er hoge niveaus van kooldioxide aanwezig zijn in de planetaire atmosfeer, het broeikaseffect de temperaturen boven het vriespunt zou kunnen houden.

De volgende ontdekking was de binnenplaneet Gliese 581e, ook door de Sterrenwacht van Genève en met behulp van gegevens van het HARPS-instrument, werd aangekondigd op 21 april 2009. Deze planeet, met een minimale massa van 1,9 aardes, was op dat moment de minst massieve bevestigde exoplaneet rond een hoofdreeksster.

Op 29 september 2010 stelden astronomen met behulp van het Keck Observatorium twee extra planeten voor, Gliese 581f en Gliese 581g, beide in bijna cirkelvormige banen op basis van analyse van een combinatie van datasets van de HARPS en HIRES instrumenten. De voorgestelde planeet Gliese 581f zou een planeet zijn met een massa van 7 Aardes in een baan van 433 dagen en te koud om vloeibaar water te bevatten. De kandidaat-planeet Gliese 581g trok meer aandacht: hij werd door een van zijn ontdekkers Zarmina’s Wereld genoemd. De voorspelde massa van Gliese 581g was tussen 3 en 4 aardmassa’s, met een omlooptijd van 37 dagen. De afstand van de baan werd berekend ruim binnen de bewoonbare zone van de ster te liggen, hoewel verwacht werd dat de planeet tidaal vergrendeld zou zijn met één kant van de planeet altijd naar de ster gericht. In een interview met Lisa-Joy Zgorski van de National Science Foundation werd Steven Vogt gevraagd hoe hij dacht over de kans dat er leven zou zijn op Gliese 581g. Vogt was optimistisch: “Ik ben geen bioloog, en ik wil er ook geen spelen op TV. Persoonlijk, gezien de alomtegenwoordigheid en de neiging van het leven om overal waar het kan te gedijen, zou ik zeggen dat … de kans op leven op deze planeet 100% is. Ik twijfel er bijna niet aan.”

Twee weken na de aankondiging van de ontdekking van Gliese 581f en Gliese 581g, meldde de astronoom Francesco Pepe van de Geneefse Sterrenwacht dat in een nieuwe analyse van 179 metingen gedaan door de HARPS spectrograaf gedurende 6,5 jaar, planeet g noch planeet f waarneembaar was, en de relevante metingen werden opgenomen in een paper geupload naar de arXiv preprint server, hoewel nog ongepubliceerd in een refereed journal. Het niet-bestaan van Gliese 581f werd relatief snel aanvaard: men toonde aan dat de radiale snelheidsvariaties die tot de beweerde ontdekking van Gliese 581f leidden, eerder verband hielden met de stellaire activiteitscyclus dan met een planeet in een baan. Desondanks bleef het bestaan van planeet g controversieel: Vogt reageerde in de media dat hij bij de ontdekking bleef en er rezen vragen of het effect te wijten was aan de aanname van cirkelvormige in plaats van excentrische banen of aan de gebruikte statistische methoden.

Bayesiaanse analyse vond geen duidelijk bewijs voor een vijfde planetair signaal in de gecombineerde HIRES/HARPS dataset, hoewel andere studies tot de conclusie leidden dat de gegevens het bestaan van planeet g wel ondersteunden, zij het met sterke degeneracies in de parameters als gevolg van de eerste excentrische harmonische met de buitenplaneet Gliese 581d.

Op 27 november 2012 kondigde het Europees Ruimteagentschap aan dat het Herschel ruimteobservatorium een kometengordel had ontdekt “op 25 ± 12 AE tot meer dan 60 AE”. Er moeten “ten minste 10 keer” zoveel kometen zijn als in het zonnestelsel. Dit sluit waarschijnlijk planeten met Saturnus-massa voorbij 0.75 AE uit. Maar een andere (onontdekte) planeet verder weg, zeg een Neptunus-massa planeet op 5 AE, zou nodig kunnen zijn om de kometengordel aangevuld te houden.

Een ander bezwaar tegen het bestaan van Gliese 581d werd geopperd in een studie uit 2014 waarvan de auteurs stelden dat Gliese 581d “een artefact van stellaire activiteit is die, wanneer onvolledig gecorrigeerd, de valse detectie van de planeet g veroorzaakt.” Dit blijft controversieel, met één paper uit 2015 dat het eens is met de analyse uit 2014 en een ander dat het er niet mee eens is.

PlanetenEdit

De banen van het Gliese 581-planeetensysteem, volgens de analyse uit 2009 exclusief planeten g en f. In de afbeelding is Gliese 581c de derde planeet vanaf de ster.

De lopende analyse van het systeem heeft verschillende modellen opgeleverd voor de baanindeling van het systeem. Er bestaat geen consensus over deze modellen en er zijn drie-, vier-, vijf- en zesplanetenmodellen voorgesteld op basis van de beschikbare radiale snelheidsgegevens. De meeste van deze modellen voorspellen echter dat de binnenste planeten dicht bij elkaar staan met cirkelvormige banen, terwijl de buitenste planeten, met name Gliese 581d, mocht die bestaan, meer elliptische banen hebben.

Modellen van de bewoonbare zone van Gliese 581 laten zien dat die zich uitstrekt van ongeveer 0,1 tot 0,5 AE, waarbij een deel van de baan van Gliese 581d wordt meegenomen. De eerste drie planeten draaien dichter bij de ster dan de binnenrand van de bewoonbare zone, met planeten d en g daarbinnen.

Bevestigde planetenEdit

Gliese 581eEdit

Gliese 581e is de binnenste planeet en is met een minimale massa van 1,7 aardmassa’s de minst massieve van de drie. Hij werd in 2009 ontdekt en is ook de meest recente bevestigde planeet die in dit systeem is ontdekt. Hij doet er 3,15 dagen over om een baan af te leggen. Aanvankelijke analyses suggereerden dat de planeetbaan nogal elliptisch is, maar na correctie van de radiale snelheidsmetingen voor stellaire activiteit, wijzen de gegevens nu op een cirkelvormige baan.

Gliese 581bEdit

Gliese 581b is de massiefste planeet waarvan bekend is dat hij om Gliese 581 draait en werd als eerste ontdekt.

Gliese 581cEdit

Gliese 581c is de derde planeet die rond Gliese 581 draait. Hij werd in april 2007 ontdekt. In hun artikel uit 2007 beweerden Udry et al. dat als Gliese 581c een Aarde-type samenstelling heeft, hij een straal van 1,5R⊕ zou hebben, wat hem op dat moment “de meest Aarde-achtige van alle bekende exoplaneten” zou hebben gemaakt. Een directe meting van de straal is niet mogelijk omdat de planeet, vanaf de aarde gezien, niet langs zijn ster draait. De minimummassa van de planeet is 5,5 maal die van de aarde. De planeet trok aanvankelijk de aandacht omdat hij bewoonbaar zou kunnen zijn, maar dit is sindsdien weer van de baan. De gemiddelde blackbody oppervlaktetemperatuur ligt naar schatting tussen -3 °C (bij een Venusachtig albedo) en 40 °C (bij een Aardachtig albedo), maar de temperaturen zouden veel hoger kunnen zijn (ongeveer 500 graden Celsius) door een op hol geslagen broeikaseffect, vergelijkbaar met dat van Venus. Sommige astronomen denken dat het systeem een planetaire migratie heeft ondergaan en dat Gliese 581c voorbij de vorstgrens is ontstaan, met een samenstelling die lijkt op die van ijzige lichamen als Ganymedes. Gliese 581c voltooit een volledige baan in iets minder dan 13 dagen.

Onbevestigde planetenEdit

Gliese 581gEdit

Gliese 581g, officieus bekend als Zarmina’s Wereld, is een onbevestigde (en betwiste) exoplaneet waarvan wordt beweerd dat hij in het Gliese 581 planetenstelsel draait, op twintig lichtjaar van de aarde. Hij werd ontdekt door de Lick-Carnegie Exoplanet Survey, en is de zesde planeet die rond de ster draait (Gliese 581 f bleek een artefact te zijn); zijn bestaan kon echter niet worden bevestigd door het onderzoeksteam van de European Southern Observatory (ESO) / High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher (HARPS), en zijn bestaan blijft omstreden. Men denkt dat hij zich in het midden van de bewoonbare zone van zijn ster bevindt. Dat betekent dat het vloeibaar water – een noodzaak voor al het bekende leven – op zijn oppervlak zou kunnen hebben, als er gunstige atmosferische omstandigheden op de planeet zijn.

Gliese 581g zou zijn ontdekt door astronomen van het Lick-Carnegie Exoplanet Survey. De auteurs verklaarden dat datasets van zowel High Resolution Echelle Spectrometer (HIRES) als HARPS nodig waren om de planeet waar te nemen; het ESO/HARPS survey team kon het bestaan ervan echter niet bevestigen. De planeet bleef onbevestigd omdat er geen consensus over zijn bestaan kon worden bereikt. Aanvullende heranalyses vonden slechts bewijs voor vier planeten, maar de ontdekker, Steven S. Vogt, was het niet eens met deze conclusies; een andere studie door Guillem Anglada-Escudé ondersteunde later het bestaan van de planeet. In 2012 bevestigde een heranalyse door Vogt het bestaan ervan. Een nieuwe studie in 2014 concludeerde dat het een vals-positief was; maar in 2015 suggereerde een heranalyse van de gegevens dat het nog steeds zou kunnen bestaan. Men denkt dat de planeet in een tidale verbinding met zijn ster staat. Als de planeet een dichte atmosfeer heeft, kan hij mogelijk warmte laten circuleren. Of de planeet daadwerkelijk bewoonbaar is, hangt af van de samenstelling van het oppervlak en de atmosfeer. Aangenomen wordt dat de planeet temperaturen heeft van -37 tot -11 °C. Ter vergelijking: de aarde heeft een gemiddelde oppervlaktetemperatuur van 15 °C, terwijl Mars een gemiddelde oppervlaktetemperatuur heeft van ongeveer -63 °C. De planeet heeft, volgens Vogt, een “100%” kans om leven te ondersteunen, maar dit wordt betwist.

Gliese 581dEdit

Gliese 581d is een exoplaneet die momenteel wordt betwist als gevolg van onnauwkeurige analyse veroorzaakt door ruis en stellaire activiteit, en wordt beschouwd als weerlegd door het NASA Exoplanet Archive. Dit blijft controversieel, met één paper uit 2015 die het eens is met de analyse uit 2014 en een ander die het er niet mee eens is. Een artikel uit 2019 over planeten die rond nabije M-dwergen draaien, noemt GJ 581 d (hoewel ze het GJ 581 e noemen). De massa van de planeet wordt geschat op 6,98 aardes en zijn straal, uitgaande van een aardachtige samenstelling, op 2,2R⊕, waardoor het een superaarde is. Zijn omlooptijd zou 66,87 dagen zijn, met een halve lange as van 0,21847 AE, met een niet-beperkte excentriciteit. Analyse suggereert dat het binnen de bewoonbare zone van de ster draait, waar de temperaturen precies goed zijn om leven te ondersteunen.

SETIEdit

Het Gliese 581-systeem is het doel geweest van zowel SETI als Active SETI-zoekopdrachten voor buitenaards leven.A Message from Earth (AMFE) is een krachtig digitaal radiosignaal dat op 9 oktober 2008 naar Gliese 581c werd verzonden. Het signaal is een digitale tijdcapsule met 501 berichten die werden geselecteerd via een wedstrijd op de sociale netwerksite Bebo. Het bericht werd verzonden met de radartelescoop Yevpatoria RT-70 van het Nationaal Ruimtevaartagentschap van Oekraïne. Het signaal zal Gliese 581 begin 2029 bereiken.

Met behulp van optische SETI beweerde Ragbir Bhathal in 2008 een onverklaarbare lichtpuls te hebben gedetecteerd uit de richting van het Gliese 581-systeem.

In 2012 werd Gliese 581 door het International Centre for Radio Astronomy Research aan de Curtin University in Perth nauwkeurig in de gaten gehouden door de Australian Long Baseline Array met behulp van drie radiotelescoopfaciliteiten in Australië en de Very Long Baseline Interferometry-techniek, maar er werden geen kandidaat-signalen gevonden.

PuinschijfEdit

Aan de buitenste rand van het systeem bevindt zich een enorme puinschijf die meer kometen bevat dan het zonnestelsel. De puinschijf heeft een inclinatie tussen 30° en 70°. Als de planeetbanen in hetzelfde vlak liggen, zouden hun massa’s tussen 1,1 en 2 maal de minimummassawaarden liggen.