Глизе 581g / ˈ ɡ l iː z ə / была экзопланетой -кандидатом , предположительно находящейся на орбите внутри системы Глизе 581 , в двадцати световых годах от Земли. [9] Она была открыта в ходе исследования экзопланет Лика-Карнеги и была шестой планетой , которая, как утверждается, вращалась вокруг звезды ; [10] однако его существование не могло быть подтверждено исследовательской группой Европейской южной обсерватории (ESO)/ HARPS и в конечном итоге было опровергнуто. [9] [11] [12] Считалось, что он находится примерно в середине обитаемой зоны своей звезды , [13] это означает, что он может поддерживать жидкую воду — необходимую для всей известной жизни — на своей поверхности, если есть благоприятные условия. Атмосферные условия на планете.
Утверждалось, что Gliese 581g была обнаружена астрономами в рамках исследования экзопланет Лика-Карнеги . Авторы заявили, что для обнаружения планеты необходимы наборы данных как с Эшелле-спектрометра высокого разрешения (HIRES), так и с HARPS; однако исследовательская группа ESO/HARPS не смогла подтвердить его существование. Планета осталась неподтвержденной, поскольку консенсус относительно ее существования не был достигнут. Дополнительный повторный анализ нашел доказательства существования только четырех планет , но первооткрыватель Стивен С. Фогт не согласился с этими выводами. В 2012 году повторный анализ Фогта подтвердил его существование. [14] Новое исследование 2014 года пришло к выводу, что это был ложноположительный результат, [15] [9] этот вывод был дополнительно подтвержден последующими исследованиями. [12] Считалось, что планета приливно привязана к своей звезде. Если планета имеет плотную атмосферу , она может обеспечивать циркуляцию тепла. Фактическая обитаемость планеты зависит от состава ее поверхности и атмосферы. Считалось, что температура здесь составляла от -37 до -11 ° C (от -35 до 10 ° F). Для сравнения, средняя температура поверхности Земли составляет 15 ° C (59 ° F), а средняя температура поверхности Марса составляет около -63 ° C (-81 ° F). По словам Фогта, на планете есть «100%» шанс поддерживать жизнь. [16] Предполагаемое обнаружение Gliese 581g, как говорили, предвещало то, что Фогт назвал «второй эпохой открытий». [1]
Открытие планеты было заявлено в сентябре 2010 года, [13] оно было обнаружено астрономами в рамках исследования экзопланет Лика-Карнеги под руководством главного исследователя Стивена Фогта , [13] профессора астрономии и астрофизики Калифорнийского университета в Санта-Крус , [13] и соисследователь Р. Пол Батлер из Института Карнеги в Вашингтоне . Открытие было сделано с помощью измерений лучевой скорости [13] [1] путем объединения 122 наблюдений, полученных за 11 [13] лет с помощью инструмента HIRES обсерватории WM Keck [13] со 119 измерениями, полученными за 4,3 года с помощью HARPS [13] инструмент 3,6-метрового телескопа ESO [13] в обсерватории Ла Силья . [4] Кроме того, измерения яркости звезды были подтверждены с помощью роботизированного телескопа [13] из Университета штата Теннесси . [1]
После вычитания сигналов ранее известных планет Глизе 581, b , c , d и e , стали очевидны сигналы двух [13] дополнительных планет: 445-дневный сигнал от недавно признанной самой удаленной планеты, обозначенной f, и 37-дневный сигнал от недавно обнаруженной самой удаленной планеты, обозначенной f , и 37-дневной. дневной сигнал от Глизе 581г. [1] [17] Вероятность того, что обнаружение последнего было ложным, оценивалась всего в 2,7 на миллион. [1] Авторы заявили, что, хотя 37-дневный сигнал «четко виден только в наборе данных HIRES», «сам по себе набор данных HARPS не способен надежно обнаружить эту планету» и пришли к выводу: «Действительно необходимо объединить оба набора данных позволяют надежно обнаружить все эти планеты». [1] Команда Лика-Карнеги объяснила результаты своего исследования в статье, опубликованной в Astrophysical Journal , которая также была доступна в виде препринта [18] на arXiv . [13] Хотя это и не санкционировано соглашениями об именах МАС , команда Фогта неофициально называла планету «Миром Зармины» в честь его жены, [19] а в некоторых случаях просто Зармина.
Во время пресс-релиза, объявляющего об открытии, Фогт и др. признал, что «система Глизе 581 имеет несколько противоречивую историю претензий на обитаемые планеты», поскольку две ранее открытые планеты в той же системе, Глизе 581c и d, также считались потенциально обитаемыми, но позже были оценены как находящиеся за пределами консервативно определяемой обитаемой планеты. зона. [13]
Через две недели после объявления об открытии Gliese 581g другая группа под руководством Майкла Майора из Женевской обсерватории [13] сообщила, что в новом анализе 179 измерений, проведенных спектрографом HARPS [13] за 6,5 лет, ни одна планета не была обнаружена. g [13] ни планета f не была обнаружена. [20] [21] [22] Астроном, работающий над данными HARPS в Женевской обсерватории, Франческо Пепе, сказал в электронном письме для статьи журнала Astrobiology Magazine, переизданной на Space.com : «Причина этого в том, что, несмотря на экстремальные Точность прибора и множество точек данных, амплитуда сигнала этой потенциальной пятой планеты очень мала и в основном находится на уровне шума измерения». [13] [23] Женевская группа также опубликовала свою статью на arXiv , [13] но она, похоже, [13] не была принята к публикации [ почему? ] .
Фогт отреагировал на последние опасения, сказав: «Я не слишком удивлен этим, поскольку это очень слабые сигналы, и добавление 60 пунктов к 119 не обязательно приведет к значительному увеличению чувствительности». [24] Совсем недавно Фогт добавил: «Я уверен, что мы точно и честно сообщили о наших неопределенностях и проделали тщательную и ответственную работу, извлекая информацию, которую может предложить этот набор данных. Я уверен, что любой, кто самостоятельно проанализирует этот набор данных, прийти к тем же выводам». [25]
Различия в результатах двух групп могут быть связаны с характеристиками планетарных орбит, принятыми в расчетах. По словам астронома Массачусетского технологического института Сары Сигер , Фогт постулировал, что планеты вокруг Глизе 581 имеют идеально круговые орбиты, тогда как швейцарская группа считала, что орбиты более эксцентричны . [26] По мнению Алана Босса, эта разница в подходах может быть причиной разногласий . [26] Батлер отметил, что, учитывая дополнительные замечания: «Я ожидаю, что в течение года или двух этот вопрос должен быть решен». [20] Другие астрономы также поддержали взвешенную оценку: Сигер заявил: «В какой-то момент у нас будет консенсус; я не думаю, что нам нужно голосовать прямо сейчас». Рэй Джаявардхана отметил: «Учитывая чрезвычайно интересные последствия такого открытия, важно получить независимое подтверждение». [26] Глизе 581g внесена в Энциклопедию внесолнечных планет как «втянутая» . [27]
В декабре 2010 года группа под руководством Рене Андрэ из Института астрономии Макса Планка сообщила о заявленной методологической ошибке в анализе данных, который привел к открытию Gliese 581f и g. [28] [13]
В 2011 году другой повторный анализ, проведенный группой под руководством Филипа Грегори из Университета Британской Колумбии , не обнаружил четких доказательств существования сигнала пятой планеты в объединенном наборе данных HIRES/HARPS. [13] [29] Было заявлено, что данные HARPS предоставили лишь некоторые доказательства сигналов 5 планет, в то время как объединение обоих наборов данных фактически ухудшило доказательства для более чем четырех планет (т.е. ни одного для 581f или 581g). [29] Микко Туоми из Университета Хартфордшира провел байесовский повторный анализ данных HARPS и HIRES, в результате чего они «не подразумевают вывода о наличии двух дополнительных спутников на орбите GJ 581». [30]
«Я подробно изучил [статью] и не согласен с его выводами», [31] сказал в ответ Стивен Фогт, обеспокоенный тем, что Грегори считает данные HIRES более неопределенными. [32] «Вопрос о существовании Gliese 581g не будет решен окончательно, пока исследователи не соберут более точные данные о лучевой скорости», — сказал Фогт. Однако Фогт ожидает, что дальнейший анализ укрепит аргументы в пользу планеты. [33]
Выполнив ряд статистических тестов, Гиллем Англада-Эскуде из Вашингтонского института Карнеги пришел к выводу, что существование Gl 581g хорошо подтверждается имеющимися данными, несмотря на наличие статистического вырождения, которое происходит из-за псевдонима первой эксцентрической гармоники. другой планеты в системе. [34] В препринте, опубликованном на arXiv, Англада-Эскуде и Ребекка Доусон заявили, что «с учетом имеющихся у нас данных наиболее вероятным объяснением является то, что эта планета все еще существует». [34] [35]
В июле 2012 года Фогт повторно проанализировал данные за 2011 год, предложенные Форвейем [ кто? ] и др., отметив, что было пять объектов (Gliese 581b, e, c, g, d, без каких-либо доказательств f). Планета g вращалась вокруг 0,13 а.е. с орбитальным периодом тридцать два дня, что помещало ее в обитаемую зону. Фогт пришел к выводу, что объект имел минимальную массу 2,2 М и вероятность ложного срабатывания менее 4%. Фогт также сказал, что они не могли прийти к такому же выводу, что и женевская команда, не удалив данные: «Я не знаю, было ли это упущение намеренным или ошибкой», — сказал он, — «Я могу сказать это только в том случае, если это была ошибка, они уже не раз допустили ту же ошибку, не только в этой газете, но и в других газетах». [13] Затем Фогт сказал, что планета существовала до тех пор, пока все планеты имели круговые орбиты, и что круговые орбиты работают благодаря «динамической стабильности, добротности соответствия и принципу экономности (бритва Оккама)». [13] [3] [6]
Два исследования, проведенные в 2013 году, не нашли доказательств существования Gliese 581g, а обнаружили только доказательства существования четырех или трех планет в системе. [36] [37]
Исследование, опубликованное в журнале Science в 2014 году [38] под руководством постдокторанта [38] Пола Робертсона, пришло к выводу, что Глизе 581d является «артефактом звездной активности, который, если его не полностью исправить, приводит к ложному обнаружению планеты g». [9] [7] [38] «Если бы они были реальными, они были бы очень ценными целями», - сказал Робертсон. «Но, к сожалению, мы обнаружили, что это не так». [38] В пресс-релизе Университета штата Пенсильвания было отмечено , что солнечные пятна иногда могут маскироваться под планетарные сигналы. [13] Дополнительное исследование пришло к выводу, что существование Gliese 581g зависит от эксцентриситета Gliese 581d. [9] Позже планета была исключена из Каталога обитаемых экзопланет, который находится в ведении Университета Пуэрто-Рико в Аресибо . [13] Позже, в октябре того же года, Абель Мендес написал — в сообщении в блоге, характеризующем «ложные старты» в обитаемости экзопланет — [13] [39] , что планеты не существует.
В 2015 году пара исследователей под руководством Гиллема Англада-Эскуде из Лондонского университета поставила под сомнение методологию исследования 2014 года и предположила, что планета Глизе 581d действительно может существовать, несмотря на звездную изменчивость, а опровержение существования Глизе 581d и g в 2014 году было вызвано плохим и неадекватным анализом данных: в нем говорилось, что статистический метод, использованный командой Робертсона, «просто недостаточно для идентификации малых планет, таких как Gliese 581d», и было предложено провести повторный анализ данных с использованием «более точной модели». [40] [13] [41] Однако в этом ответе не содержалось никаких заявлений о существовании Gliese 581g, и он был опубликован вместе с опровержением команды, опубликовавшей опровержение в 2014 году. [42] Большинство дальнейших исследований подтвердили звездное, а не планетарное происхождение сигнала, соответствующего Gliese 581d и, следовательно, Gliese 581g, [43] [44] [11] с одним таким исследованием, явно опровергающим g. [12]
По прогнозам, из-за близости Глизе 581g к своей родительской звезде она будет приливно привязана к Глизе 581. Так же, как земная Луна всегда обращена к Земле одной и той же стороной, длина звездного дня Глизе 581g будет точно соответствовать продолжительности ее года. Это означает, что на одной половине его поверхности будет постоянно светло [13] и постоянно темно [13] на другой половине. [1] [45]
Плотная атмосфера будет распространять тепло, потенциально делая большую территорию на поверхности пригодной для жизни. [46] Например, скорость вращения Солнца на Венере примерно в 117 раз медленнее, чем на Земле, что приводит к удлинению дней и ночей. Несмотря на неравномерное распределение солнечного света в течение промежутков времени менее нескольких месяцев, неосвещенные области Венеры поддерживаются почти такими же горячими, как и дневная сторона, благодаря глобально циркулирующим ветрам. [47] Моделирование показало, что атмосфера, содержащая соответствующие уровни CO 2 и H 2 O, должна быть лишь в десятую часть давления атмосферы Земли (100 мбар ), чтобы эффективно распределять тепло на ночную сторону. [48] Современные технологии не могут определить состав атмосферы или поверхности планеты из-за сильного света ее родительской звезды. [49]
Является ли приливно-зависимая планета с орбитальными характеристиками Gliese 581g действительно пригодной для жизни, зависит от состава атмосферы и характера поверхности планеты. Комплексное моделирование [50] , включающее динамику атмосферы, реалистичный перенос радиации и физику образования морского льда (если на планете есть океан), показывает, что планета может стать такой же горячей, как Венера, если она сухая и позволяет накапливать углекислый газ. в его атмосфере. В том же исследовании были выявлены два пригодных для жизни состояния на богатой водой планете. Если планета имеет очень тонкую атмосферу, на большей части ее поверхности образуется толстая ледяная корка, но подзвездная точка остается достаточно горячей, чтобы образовать область тонкого льда или даже эпизодически открытой воды. Если на планете есть атмосфера с земным давлением и содержащая примерно 20% (молярного) углекислого газа, то парниковый эффект достаточно силен, чтобы поддерживать бассейн открытой воды под субзвездной точкой с температурами, сравнимыми с тропиками Земли. Это состояние автор назвал «Землёй-глазом». [50] Моделирование влияния приливного захвата на возможную атмосферу Глизе 581g с использованием модели общей циркуляции , использующей атмосферу с земным приземным давлением, но весьма идеализированным представлением радиационных процессов, показывает, что для планеты с твердой поверхностью места максимального тепла будет распределяться в виде бокового шеврона с центром вблизи подзвездной точки. [51] [52]
Подсчитано, что средняя глобальная равновесная температура (температура при отсутствии атмосферных эффектов) Gliese 581g будет варьироваться от 209 до 228 K (от -64 до -45 ° C или от -84 до -49 ° F) для альбедо Бонда. (отражательная способность) от 0,5 до 0,3 (последнее более характерно для внутренней части Солнечной системы ). Добавление парникового эффекта , подобного земному , даст среднюю температуру поверхности в диапазоне от 236 до 261 К (от -37 до -12 ° C или от -35 до 10 ° F). [1] [8] Gliese 581g будет находиться на орбите, где сможет работать силикатный термостат выветривания, и это может привести к накоплению достаточного количества углекислого газа в атмосфере, чтобы позволить жидкой воде существовать на поверхности, при условии состава планеты и тектонических особенностей. такое поведение может способствовать устойчивой дегазации. [50]
Для сравнения, нынешняя глобальная равновесная температура Земли составляет 255 К (-18 ° C), которая повышается до 288 К (15 ° C) из-за парникового эффекта. Однако, когда жизнь возникла на ранних этапах истории Земли , считается, что выходная энергия Солнца составляла лишь около 75% от ее нынешнего значения, [57] что соответственно понизило бы равновесную температуру Земли при тех же условиях альбедо . Тем не менее, в ту эпоху на Земле поддерживались одинаковые температуры, возможно, с более интенсивным парниковым эффектом [58] или более низким альбедо [59] , чем в настоящее время.
Текущая температура поверхности Марса варьируется от минимума около -87 ° C (-125 ° F) во время полярной зимы до максимума до -5 ° C (23 ° F) летом. [53] Широкий диапазон обусловлен разреженной атмосферой, которая не может хранить много солнечного тепла, и низкой тепловой инерцией почвы. [60] В начале своей истории более плотная атмосфера могла способствовать образованию океана на Марсе . [61]
Предполагается, что планета расположена в обитаемой зоне своей родительской звезды, красного карлика, которая холоднее Солнца. Это означает, что планетам необходимо вращаться ближе к звезде, чем в Солнечной системе , чтобы поддерживать жидкую воду на своей поверхности. Хотя обитаемость обычно определяется способностью планеты поддерживать жидкую воду, существует множество факторов, которые могут на нее повлиять. Сюда входит атмосфера планеты и изменчивость ее родительской звезды с точки зрения излучения энергии. [13]
В интервью Лизе-Джой Згорски из Национального научного фонда Стивена Фогта спросили, что он думает о шансах существования жизни на Глизе 581g. Фогт был настроен оптимистично:
Я не биолог и не хочу играть его по телевизору. Лично, учитывая повсеместность и склонность жизни процветать везде, где только возможно, я бы сказал, что... шансы на существование жизни на этой планете составляют 100%. Я почти не сомневаюсь в этом». [16] В той же статье цитируется высказывание доктора Сигера: «Все так готовы сказать, что вот следующее место, где мы собираемся найти жизнь, но это не очень хорошая планета. для последующего наблюдения. [16]
По словам Фогта, долгая жизнь красных карликов увеличивает шансы на существование жизни. «Очень сложно остановить жизнь, если создать ей подходящие условия», — сказал он. [62] Согласно интервью Associated Press со Стивеном Фогтом:
Жизнь на других планетах не означает инопланетян. Даже простая одноклеточная бактерия или эквивалент душевой плесени могли бы поколебать представление об уникальности жизни на Земле. [62]
В поисках экзопланет ученые наблюдали лишь за относительно небольшим количеством звезд. Открытие потенциально обитаемой планеты, такой как Gliese 581g, на столь раннем этапе поиска может означать, что обитаемые планеты распространены более широко, чем считалось ранее. [63] По словам Фогта, это открытие «подразумевает интересный нижний предел для η ⊕, поскольку существует только ~116 известных звезд солнечного типа или более поздних… на расстоянии 6,3 парсека от GJ 581» (η ⊕ , «эта -Земля», относится к фракции звезд с потенциально обитаемыми планетами). [1] Это открытие предвещает то, что Фогт называет новой, второй эпохой открытий в экзопланетологии :
Подтверждение от других групп с помощью дополнительных высокоточных аппаратов было бы весьма желательным. Но если GJ 581g будет подтвержден дальнейшими исследованиями КА, сам факт того, что обитаемая планета была обнаружена так скоро, вокруг такой близкой звезды, предполагает, что η ⊕ вполне может быть порядка нескольких десятков процентов, и, таким образом, что либо нам просто невероятно повезло в столь раннем обнаружении, либо мы действительно находимся на пороге второй эпохи открытий. [1]
Если доля звезд с потенциально обитаемыми планетами (η ⊕ , « эта-Земля ») составляет порядка нескольких десятков процентов, как предполагает Фогт, а звездное окружение Солнца представляет собой типичный образец галактики, то открытие Глизе 581g в обитаемой зоне своей звезды указывает на потенциал миллиардов планет земного типа только в нашей галактике Млечный Путь . [45]
...Поэтому наш набор данных обладает мощной диагностической способностью для планет с параметрами Gl 581f и Gl 581g, и мы приходим к выводу, что система Gl 581 вряд ли содержит планеты с такими характеристиками...
{{cite web}}
: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )Статус планеты: втянута
{{cite web}}
: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )Видео: Стивен Вогт из Калифорнийского университета в Санта-Крузе и обсерваториях Калифорнийского университета, а также Пол Батлер из Института Карнеги в Вашингтоне присоединяются к Лизе-Джой Згорски из Национального научного фонда, чтобы объявить об открытии первой экзопланеты, потенциально способной поддерживать жизнь.