Gliese 581

Układ planetarny Gliese 581 to związany grawitacyjnie układ składający się z gwiazdy Gliese 581 i obiektów, które krążą wokół niej. Wiadomo, że w skład układu wchodzą co najmniej trzy planety odkryte metodą prędkości radialnych, wraz z dyskiem gruzowym. Na uwagę zasługują przede wszystkim wczesne odkrycia egzoplanet, dokonane w latach 2008-2010, które wykazały istnienie planet w strefie zamieszkiwalnej oraz stosunkowo bliskie sąsiedztwo Układu Słonecznego, wynoszące 20 lat świetlnych. Jednak jego historia obserwacji jest kontrowersyjna ze względu na fałszywe wykrycia i domysły, a metoda prędkości radialnej daje niewiele informacji o samych planetach poza ich masą.

Potwierdzone planety są uważane za znajdujące się blisko gwiazdy z prawie okrągłymi orbitami. W kolejności odległości od gwiazdy, są to Gliese 581e, Gliese 581b i Gliese 581c. Litery oznaczają kolejność odkryć, przy czym b jest pierwszą planetą odkrytą wokół gwiazdy.

Historia obserwacjiEdit

Pierwszą informacją o planecie wokół gwiazdy była Gliese 581b odkryta przez astronomów z Obserwatorium Genewskiego w Szwajcarii i Uniwersytetu Grenoble we Francji. Wykryta w sierpniu 2005 roku, przy wykorzystaniu obszernych danych ze spektrometru ESO/HARPS, była piątą planetą odkrytą wokół czerwonego karła. Dalsze obserwacje prowadzone przez tę samą grupę doprowadziły do wykrycia dwóch kolejnych planet, Gliese 581c i Gliese 581d. Okres orbitalny Gliese 581d początkowo wynosił 83 dni, ale później został skorygowany na niższą wartość 67 dni. Zmieniona odległość orbitalna plasowałaby ją na zewnętrznych granicach strefy zamieszkiwalnej, czyli odległości, w której, jak się uważa, możliwe jest istnienie wody w stanie ciekłym na powierzchni ciała planetarnego, przy sprzyjających warunkach atmosferycznych. Oszacowano, że Gliese 581d otrzymuje około 30% intensywności światła, jakie Ziemia otrzymuje od Słońca. Dla porównania, światło słoneczne na Marsie ma około 40% intensywności tego na Ziemi, chociaż jeśli wysoki poziom dwutlenku węgla jest obecny w atmosferze planety, efekt cieplarniany mógłby utrzymać temperatury powyżej zera.

Kolejnym odkryciem była planeta wewnętrzna Gliese 581e, również przez Obserwatorium Genewskie i przy użyciu danych z instrumentu HARPS, została ogłoszona 21 kwietnia 2009 roku. Planeta ta, o minimalnej masie 1,9 Ziemi, była w tym czasie najmniej masywną potwierdzoną egzoplanetą zidentyfikowaną wokół gwiazdy ciągu głównego.

W dniu 29 września 2010 roku astronomowie korzystający z Obserwatorium Kecka zaproponowali dwie dodatkowe planety, Gliese 581f i Gliese 581g, obie na prawie kołowych orbitach, w oparciu o analizę kombinacji zestawów danych z instrumentów HARPS i HIRES. Proponowana planeta Gliese 581f była uważana za planetę o masie 7 mas Ziemi na 433-dniowej orbicie i zbyt zimną, by utrzymać wodę w stanie ciekłym. Kandydatka na planetę Gliese 581g przyciągnęła więcej uwagi: nazwana przez jednego z odkrywców Światem Zarmina, przewidywana masa Gliese 581g wynosiła od 3 do 4 mas Ziemi, a okres orbitalny 37 dni. Odległość orbitalna została obliczona jako mieszcząca się w strefie zamieszkiwalnej gwiazdy, choć spodziewano się, że planeta będzie zamknięta w układzie tidalnym, z jedną stroną zawsze zwróconą w kierunku gwiazdy. W wywiadzie z Lisą-Joy Zgorski z National Science Foundation, Steven Vogt został zapytany, co sądzi o szansach na istnienie życia 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 wszędzie tam, gdzie jest to możliwe, powiedziałbym, że … szanse na istnienie życia na tej planecie wynoszą 100%. Nie mam co do tego prawie żadnych wątpliwości.”

Dwa tygodnie po ogłoszeniu odkrycia Gliese 581f i Gliese 581g, astronom Francesco Pepe z Obserwatorium Genewskiego poinformował, że w nowej analizie 179 pomiarów dokonanych przez spektrograf HARPS w ciągu 6,5 roku, ani planeta g, ani planeta f nie były wykrywalne, a odpowiednie pomiary zostały zawarte w pracy przesłanej na serwer arXiv preprint, choć wciąż nieopublikowanej w czasopiśmie. Nieistnienie Gliese 581f zostało stosunkowo szybko zaakceptowane: wykazano, że zmiany prędkości radialnych, które doprowadziły do rzekomego odkrycia Gliese 581f, były raczej związane z cyklem aktywności gwiazdowej niż z orbitującą planetą. Mimo to, istnienie planety g pozostało kontrowersyjne: Vogt odpowiedział w mediach, że stoi przy swoim odkryciu i pojawiły się pytania, czy efekt był spowodowany założeniem orbit kołowych, a nie ekscentrycznych, czy też zastosowanymi metodami statystycznymi.

Analiza bayesowska nie znalazła wyraźnych dowodów na istnienie sygnału piątej planety w połączonym zestawie danych HIRES/HARPS, chociaż inne badania doprowadziły do wniosku, że dane wspierają istnienie planety g, aczkolwiek z silnymi degeneracjami w parametrach w wyniku pierwszej harmonicznej ekscentrycznej z zewnętrzną planetą Gliese 581d.

27 listopada 2012 roku Europejska Agencja Kosmiczna ogłosiła, że obserwatorium kosmiczne Herschel odkryło pas komet „w odległości od 25 ± 12 AU do ponad 60 AU”. Musi on mieć „co najmniej 10 razy” więcej komet niż Układ Słoneczny. To prawdopodobnie wyklucza planety o masie Saturna poza 0,75 AU. Jednak inna (nieodkryta) planeta dalej, powiedzmy planeta o masie Neptuna w odległości 5 AU, może być wymagana do utrzymania uzupełnienia pasa komet.

Inny zarzut przeciwko istnieniu Gliese 581d został zaoferowany w badaniu z 2014 roku, którego autorzy argumentowali, że Gliese 581d jest „artefaktem aktywności gwiezdnej, która, gdy niekompletnie skorygowana, powoduje fałszywe wykrycie planety g.” Pozostaje to kontrowersyjne, przy czym jedna praca z 2015 roku zgadza się z analizą z 2014 roku, a inna się z nią nie zgadza.

PlanetyEdit

Orbity układu planetarnego Gliese 581, zgodnie z analizą z 2009 roku z wyłączeniem planet g i f. Na zdjęciu Gliese 581c jest trzecią planetą od gwiazdy.

Trwająca analiza układu przyniosła kilka modeli układu orbitalnego. Nie ma aktualnego konsensusu i zaproponowano modele 3-planetowe, 4-planetowe, 5-planetowe i 6-planetowe, które uwzględniają dostępne dane o prędkościach radialnych. Większość z tych modeli przewiduje jednak, że planety wewnętrzne znajdują się blisko siebie na orbitach kołowych, podczas gdy planety zewnętrzne, szczególnie Gliese 581d, gdyby istniała, są na bardziej eliptycznych orbitach.

Modele strefy zamieszkiwalnej Gliese 581 pokazują, że rozciąga się ona od około 0,1 do 0,5 AU zajmując część orbity Gliese 581d. Pierwsze trzy planety orbitują bliżej gwiazdy niż wewnętrzna krawędź strefy zamieszkiwalnej, a planety d i g orbitują wewnątrz niej.

Potwierdzone planetyEdit

Gliese 581eEdit

Gliese 581e jest najbardziej wewnętrzną planetą i z minimalną masą 1,7 masy Ziemi jest najmniej masywna z całej trójki. Odkryta w 2009 roku, jest również najnowszą potwierdzoną planetą odkrytą w tym układzie. Na przebycie jednej orbity potrzebuje 3,15 dnia. Początkowe analizy sugerowały, że orbita planety jest dość eliptyczna, ale po skorygowaniu pomiarów prędkości radialnych o aktywność gwiazdową, dane wskazują obecnie na orbitę kołową.

Gliese 581bEdit

Gliese 581b jest najbardziej masywną planetą, o której wiadomo, że krąży wokół Gliese 581 i została odkryta jako pierwsza.

Gliese 581cEdit

Gliese 581c to trzecia planeta krążąca wokół Gliese 581. Została odkryta w kwietniu 2007 roku. W swojej pracy z 2007 roku Udry et al. stwierdzili, że jeśli Gliese 581c ma skład typu ziemskiego, jej promień wynosiłby 1,5R⊕, co czyniłoby ją wówczas „najbardziej podobną do Ziemi ze wszystkich znanych egzoplanet”. Bezpośredni pomiar promienia nie jest możliwy, ponieważ planeta nie tranzytuje swojej gwiazdy, patrząc z Ziemi. Minimalna masa planety jest 5,5 razy większa od masy Ziemi. Planeta początkowo przyciągała uwagę jako potencjalnie nadająca się do zamieszkania, jednak od tego czasu zostało to zdyskwalifikowane. Średnia temperatura powierzchni ciała doskonale czarnego została oszacowana na poziomie od -3 °C (dla albedo podobnego do wenusjańskiego) do 40 °C (dla albedo podobnego do ziemskiego), jednak temperatury mogą być znacznie wyższe (około 500 stopni Celsjusza) z powodu efektu cieplarnianego podobnego do tego, który występuje na Wenus. Niektórzy astronomowie uważają, że system mógł ulec migracji planetarnej i Gliese 581c mogła uformować się poza linią mrozu, ze składem podobnym do lodowych ciał takich jak Ganymede. Gliese 581c pokonuje pełną orbitę w niespełna 13 dni.

Niepotwierdzone planetyEdit

Gliese 581gEdit

Gliese 581g, nieoficjalnie znana jako Świat Zarmina, to niepotwierdzona (i sporna) egzoplaneta, o której twierdzi się, że orbituje w obrębie układu planetarnego Gliese 581, dwadzieścia lat świetlnych od Ziemi. Została odkryta przez Lick-Carnegie Exoplanet Survey i jest szóstą planetą krążącą wokół tej gwiazdy (Gliese 581 f została uznana za artefakt); jednak jej istnienie nie mogło zostać potwierdzone przez zespół badawczy European Southern Observatory (ESO) / High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher (HARPS), a jej istnienie pozostaje kontrowersyjne. Uważa się, że znajduje się ona w pobliżu środka strefy zamieszkiwalnej swojej gwiazdy. Oznacza to, że mogłaby utrzymać ciekłą wodę – niezbędną dla wszystkich znanych form życia – na swojej powierzchni, jeśli istniałyby na niej korzystne warunki atmosferyczne.

Gliese 581g została uznana za wykrytą przez astronomów z Lick-Carnegie Exoplanet Survey. Autorzy stwierdzili, że do wykrycia planety potrzebne były zestawy danych zarówno z High Resolution Echelle Spectrometer (HIRES) jak i HARPS, jednak zespół badawczy ESO/HARPS nie był w stanie potwierdzić jej istnienia. Planeta pozostała niepotwierdzona, ponieważ nie udało się osiągnąć konsensusu co do jej istnienia. Dodatkowa reanaliza znalazła dowody na istnienie tylko czterech planet, ale odkrywca, Steven S. Vogt, nie zgodził się z tymi wnioskami; inne badanie przeprowadzone przez Guillema Angladę-Escudé później potwierdziło istnienie planety. W 2012 r. ponowna analiza przeprowadzona przez Vogta potwierdziła jej istnienie. Nowe badanie z 2014 roku stwierdziło, że był to fałszywy pozytyw; jednak w 2015 roku ponowna analiza danych zasugerowała, że może ona nadal istnieć. Uważa się, że planeta jest połączona z gwiazdą za pomocą sprzężenia zwrotnego. Jeśli planeta ma gęstą atmosferę, może być w stanie cyrkulować ciepło. Rzeczywista zdolność planety do zamieszkania zależy od składu jej powierzchni i atmosfery. Uważa się, że planeta może mieć temperaturę około -37 do -11 °C (-35 do 10 °F). Dla porównania, Ziemia ma średnią temperaturę powierzchni 15 °C (59 °F) – podczas gdy Mars ma średnią temperaturę powierzchni około -63 °C (-81 °F). Planeta ma, według Vogta, „100%” szans na podtrzymanie życia, ale jest to kwestionowane.

Gliese 581dEdit

Gliese 581d to egzoplaneta, która jest obecnie kwestionowana ze względu na niedokładne analizy spowodowane szumem i aktywnością gwiazdową, i jest uważana za obaloną przez Archiwum Egzoplanet NASA. Pozostaje to kontrowersyjne, z jedną pracą z 2015 roku, która zgadza się z analizą z 2014 roku i inną, która się z nią nie zgadza. Praca z 2019 roku na temat planet krążących wokół pobliskich karłów M wymienia GJ 581 d (choć oznaczają ją jako GJ 581 e). Uważa się, że masa planety wynosi 6,98 Ziemi, a jej promień, zakładając skład podobny do ziemskiego, wynosi 2,2R⊕, co czyni ją super-Ziemią. Jej okres orbitalny wynosi 66,87 dni, a oś półmajora 0,21847 AU, z nieokreślonym mimośrodem. Analiza sugeruje, że orbituje w strefie zamieszkiwalnej gwiazdy, gdzie temperatury są w sam raz do podtrzymania życia.

SETIEdit

System Gliese 581 był celem zarówno SETI jak i Active SETI w poszukiwaniu życia pozaziemskiego.A Message from Earth (AMFE) to cyfrowy sygnał radiowy o dużej mocy, który został wysłany 9 października 2008 roku w kierunku Gliese 581c. Sygnał jest cyfrową kapsułą czasu zawierającą 501 wiadomości, które zostały wybrane w drodze konkursu na portalu społecznościowym Bebo. Wiadomość została wysłana za pomocą radarowego teleskopu Jewpatoria RT-70 Narodowej Agencji Kosmicznej Ukrainy. Sygnał dotrze do Gliese 581 na początku 2029 roku.

Używając optycznego SETI, Ragbir Bhathal twierdził, że wykrył niewyjaśniony impuls światła z kierunku systemu Gliese 581 w 2008 roku.

W 2012 roku, International Centre for Radio Astronomy Research na Curtin University w Perth, Gliese 581 została precyzyjnie namierzona przez Australian Long Baseline Array przy użyciu trzech radioteleskopów w całej Australii i techniki Very Long Baseline Interferometry, jednak nie znaleziono żadnych sygnałów kandydata.

Dysk gruzowyEdit

Na zewnętrznej krawędzi układu znajduje się masywny dysk gruzowy zawierający więcej komet niż Układ Słoneczny. Dysk gruzowy ma nachylenie pomiędzy 30° a 70°. Gdyby orbity planet leżały w tej samej płaszczyźnie, ich masy byłyby od 1,1 do 2 razy większe od minimalnych wartości masy.

.