stringtranslate.com

Глизе 581c

Gliese 581c / ˈ ɡ l iː z ə / ( Gl 581c или GJ 581c ) — экзопланета, вращающаяся в системе Gliese 581. Это вторая планета, обнаруженная в системе, и третья по порядку от звезды . С массой примерно в 6,8 раз больше земной , она классифицируется как суперземля ( категория планет с массой, превышающей земную до десяти масс Земли).

Во время своего открытия в 2007 году Gliese 581c привлекла внимание астрономов, поскольку сообщалось, что это первая потенциально похожая на Землю планета в обитаемой зоне своей звезды, с температурой, подходящей для жидкой воды на ее поверхности, и, как следствие, потенциально способная поддерживать экстремофильные формы жизни, похожей на Землю. Однако дальнейшие исследования поставили под сомнение пригодность планеты для жизни. Основываясь на новых моделях обитаемой зоны, планета, вероятно, слишком горячая, чтобы быть потенциально пригодной для жизни. [4] [3]

В астрономических терминах система Gliese 581 находится относительно близко к Земле, на расстоянии 20,55 световых лет (194 триллиона километров; 121 триллион миль) в направлении созвездия Весов . Это расстояние, наряду с координатами склонения и прямого восхождения , дает ее точное местоположение в Млечном Пути .

Открытие

Команда опубликовала статью о своих открытиях 27 апреля 2007 года, опубликованную в журнале Astronomy & Astrophysics за июль 2007 года . [1] На момент открытия сообщалось, что это первая потенциально похожая на Землю планета в обитаемой зоне своей звезды [5] [6] и самая маленькая известная экзопланета вокруг звезды главной последовательности , но 21 апреля 2009 года было объявлено о другой планете, вращающейся вокруг Gliese 581, Gliese 581e , с приблизительной массой 1,9 массы Земли . В статье они также объявили об открытии еще одной планеты в системе, Gliese 581d , с минимальной массой 7,7 массы Земли и большой полуосью 0,25 астрономических единиц . [7] [3]

Физические характеристики

Масса

Существование Gliese 581c и ее масса были измерены методом радиальной скорости обнаружения экзопланет . Масса планеты вычисляется по небольшим периодическим движениям вокруг общего центра масс между звездой-хозяином Gliese 581 и ее планетами. Когда все планеты подгоняются под кеплеровское решение, минимальная масса планеты определяется как 5,5 масс Земли. [3] Метод радиальной скорости сам по себе не может определить истинную массу, но она не может быть намного больше этого, иначе система была бы динамически нестабильной. [1] Динамическое моделирование системы Gliese 581, предполагающее, что орбиты планет копланарны, показывает, что планеты не могут превышать приблизительно 1,6–2 их минимальных масс, иначе планетная система была бы нестабильной (это в первую очередь из-за взаимодействия между планетами e и b). Для Gliese 581c верхняя граница составляет 10,4 масс Земли. [7]

Исследование 2024 года определило наклон планеты, что позволило определить ее истинную массу, которая примерно на 30% больше минимальной массы, составляющей около 6,8 масс Земли . [2]

Радиус

Поскольку Gliese 581c не была обнаружена в транзите, нет никаких измерений ее радиуса. Более того, метод лучевой скорости, используемый для ее обнаружения, устанавливает только нижний предел массы планеты, что означает, что теоретические модели радиуса и структуры планеты могут быть полезны лишь ограниченно. Однако, предполагая случайную ориентацию орбиты планеты, истинная масса, вероятно, будет близка к измеренной минимальной массе.

Предполагая, что истинная масса — это минимальная масса, радиус можно рассчитать с помощью различных моделей. Например, если Gliese 581c — это каменистая планета с большим железным ядром, то, по мнению команды Удри, ее радиус должен быть примерно на 50% больше, чем у Земли. [1] [8] Гравитация на поверхности такой планеты будет примерно в 2,24 раза сильнее, чем на Земле. Однако, если Gliese 581c — это ледяная и/или водянистая планета, ее радиус будет меньше, чем в 2 раза больше, чем у Земли, даже с очень большой внешней гидросферой , согласно моделям плотности, составленным Дианой Валенсией и ее командой для Gliese 876 d . [9] Гравитация на поверхности такой ледяной и/или водянистой планеты будет как минимум в 1,25 раза сильнее, чем на Земле. Они утверждают, что реальное значение радиуса может быть любым между двумя крайностями, рассчитанными с помощью моделей плотности, описанных выше. [10]

Мнения других ученых расходятся. Сара Сигер из Массачусетского технологического института предположила, что Gliese 581c и другие планеты с массой в пять масс Земли могут быть: [11]

Если планета проходит мимо звезды, если смотреть со стороны Земли, радиус должен быть измерим, хотя и с некоторой неопределенностью. К сожалению, измерения, проведенные с помощью канадского космического телескопа MOST, показывают, что транзиты не происходят. [12]

Новое исследование предполагает, что каменистые центры суперземель вряд ли превратятся в каменистые планеты земного типа, такие как внутренние планеты Солнечной системы, поскольку они, по-видимому, удерживают свои большие атмосферы. Вместо того чтобы превратиться в планету, состоящую в основном из камня с тонкой атмосферой, небольшое каменистое ядро ​​остается охваченным своей большой богатой водородом оболочкой. [13] [14]

Орбита

Орбиты системы Gliese 581 согласно четырехпланетной модели 2009 года. На рисунке Gliese 581c — третья планета от звезды.

Gliese 581c имеет орбитальный период («год») 13 земных дней [15] , а ее орбитальный радиус составляет всего около 7% от земного, около 11 миллионов км, [16] в то время как Земля находится в 150 миллионах км от Солнца . [17] Поскольку звезда-хозяин меньше и холоднее Солнца — и, следовательно, менее яркая — это расстояние помещает планету на «теплый» край обитаемой зоны вокруг звезды, согласно команде Удри. [1] [8] Обратите внимание, что в астрофизике «обитаемая зона» определяется как диапазон расстояний от звезды, на котором планета может поддерживать жидкую воду на своей поверхности: это не следует понимать так, что окружающая среда планеты будет пригодна для людей, ситуация, которая требует более ограниченного диапазона параметров. В любом случае, основываясь на более новых моделях обитаемой зоны, планета, вероятно, слишком горячая, чтобы быть потенциально пригодной для жизни. [4] [3]

Типичный радиус для звезды M0 возраста и металличности Gliese 581 составляет 0,00128 а.е. [18] по сравнению с 0,00465 а.е. Солнца. Такая близость означает, что главная звезда должна казаться в 3,75 раза шире и в 14 раз больше по площади для наблюдателя на поверхности планеты, смотрящего на небо, чем Солнце кажется с поверхности Земли.

Приливной шлюз

Из-за небольшого расстояния от Gliese 581, планета, как правило, считается, всегда имеет одно полушарие , обращенное к звезде (только днем), а другое всегда обращено от нее (только ночью), или, другими словами, приливно заблокированной . [19] [20] Самая последняя орбитальная подгонка к системе, принимая во внимание звездную активность, указывает на почти круговую орбиту, [2] но более старые подгонки использовали эксцентриситет между 0,10 и 0,22. Если бы орбита планеты была эксцентричной, она бы подвергалась сильному приливному изгибу. [21] Поскольку приливные силы сильнее, когда планета находится близко к звезде, ожидается, что эксцентричные планеты будут иметь период вращения, который короче ее орбитального периода, также называемый псевдосинхронизацией. [22] Пример этого эффекта виден на Меркурии , который приливно заблокирован в резонансе 3:2, совершая три оборота за каждые два оборота. В любом случае, даже в случае приливного захвата 1:1, планета подвергнется либрации , а терминатор будет попеременно освещаться и затемняться во время либрации. [23]

Модели эволюции орбиты планеты с течением времени предполагают, что нагревание, вызванное этой приливной блокировкой, может играть важную роль в геологии планеты. Модели, предложенные учеными, предсказывают, что приливное нагревание может привести к поверхностному тепловому потоку, примерно в три раза большему, чем у спутника Юпитера Ио , что может привести к крупной геологической активности, такой как вулканы и тектоника плит. [24]

Обитаемость и климат

Исследование Gliese 581c группой фон Блоха и др. цитируется как заключение о том, что «суперземля Gl 581c явно находится за пределами обитаемой зоны, поскольку она слишком близко к звезде». [4] Исследование Селсиса и др. утверждает, что «планета в обитаемой зоне не обязательно сама по себе обитаема», и эта планета «находится за пределами того, что можно считать консервативной обитаемой зоной» родительской звезды, и далее, что если там и была какая-то вода, то она была утрачена, когда красный карлик был сильным рентгеновским и EUV-излучателем, его поверхностные температуры могли варьироваться от 700 до 1000  К (от 427 до 727  °C ), как у Венеры сегодня. [25] Температурные предположения других ученых основывались на температуре (и тепле) родительской звезды Глизе 581 и были рассчитаны без учета погрешности (96 °C/K) для температуры звезды от 3432 К до 3528 К, что приводит к большому диапазону облученности планеты, даже без учета эксцентриситета. [26]

Эффективные температуры

Используя измеренную звездную светимость Gliese 581, составляющую 0,013 светимости Солнца, можно рассчитать эффективную температуру Gliese 581c , также известную как температура черного тела , которая, вероятно, отличается от температуры ее поверхности . [ требуется ссылка ] По данным команды Удри, эффективная температура для Gliese 581c, если предположить альбедо (отражательную способность), такое как у Венеры (0,64), будет составлять −3 °C (27  °F ), а если предположить альбедо, подобное земному (0,296), то она составит 40 °C (104 °F), [1] [15] диапазон температур, который перекрывается с диапазоном, в котором вода будет жидкой при давлении в 1 атмосферу . Однако эффективная температура и фактическая температура поверхности могут сильно отличаться из-за парниковых свойств планетарной атмосферы. Например, эффективная температура Венеры составляет -41 °C (-42 °F), а температура поверхности - 464 °C (867 °F) (в основном из-за 96,5% углекислого газа в атмосфере ), разница составляет около 505 °C (910 °F). [27]

Исследования обитаемости (т. е. жидкой воды для экстремофильных форм жизни) [28] пришли к выводу, что Gliese 581c, вероятно, будет страдать от неконтролируемого парникового эффекта, аналогичного тому, что обнаружен на Венере , и, как таковая, вряд ли будет обитаемой. Тем не менее, этот неконтролируемый парниковый эффект может быть предотвращен наличием достаточного отражающего облачного покрова на дневной стороне планеты. [29] В качестве альтернативы, если бы поверхность была покрыта льдом, она имела бы высокое альбедо (отражательную способность) и, таким образом, могла бы отражать достаточно падающего солнечного света обратно в космос, чтобы сделать планету слишком холодной для обитаемости, хотя эта ситуация, как ожидается, будет очень нестабильной, за исключением очень высоких альбедо, превышающих примерно 0,95 (т. е. льда): выброс углекислого газа вулканической активностью или водяного пара из-за нагрева в субзвездной точке вызвал бы неконтролируемый парниковый эффект. [30]

Жидкая вода

Gliese 581c, вероятно, находится за пределами обитаемой зоны . [4] [31] Не было найдено прямых доказательств присутствия воды , и она, вероятно, не присутствует в жидком состоянии. Методы, подобные тому, который использовался для измерения экзопланеты HD 209458 b, в будущем могут быть использованы для определения наличия воды в виде пара в атмосфере планеты , но только в редком случае планеты с орбитой, выровненной таким образом, чтобы проходить мимо своей звезды, чего, как известно, Gliese 581c не делает. [12]

Модели с приливно-отливной связью

Теоретические модели предсказывают, что летучие соединения , такие как вода и углекислый газ , если они присутствуют, могут испаряться в палящей жаре солнечной стороны, мигрировать на более холодную ночную сторону и конденсироваться, образуя ледяные шапки . Со временем вся атмосфера может замерзнуть в ледяные шапки на ночной стороне планеты. Однако остается неизвестным, присутствуют ли вообще вода и/или углекислый газ на поверхности Gliese 581c. В качестве альтернативы, атмосфера, достаточно большая, чтобы быть стабильной, будет циркулировать тепло более равномерно, обеспечивая более широкую обитаемую область на поверхности. [32] Например, хотя Венера имеет небольшой наклон оси, очень мало солнечного света достигает поверхности на полюсах. Медленная скорость вращения примерно в 117 раз медленнее, чем у Земли, приводит к более продолжительным дням и ночам. Несмотря на неравномерное распределение солнечного света, падающего на Венеру в любой момент времени, полярные области и ночная сторона Венеры остаются почти такими же горячими, как и на дневной стороне, благодаря глобальным циркулирующим ветрам. [33]

Послание с Земли

Сообщение с Земли (AMFE) — это мощный цифровой радиосигнал, который был отправлен 9 октября 2008 года в сторону Gliese 581c. Сигнал представляет собой цифровую капсулу времени , содержащую 501 сообщение, которые были отобраны по результатам конкурса на сайте социальной сети Bebo . Сообщение было отправлено с помощью радиолокационного телескопа РТ-70 Государственного космического агентства Украины . Сигнал достигнет планеты Gliese 581c в начале 2029 года. [34] Более полумиллиона человек, включая знаменитостей и политиков, приняли участие в проекте AMFE, который стал первой в мире цифровой капсулой времени, где контент выбирался общественностью. [35] [36]

По состоянию на 22 января 2015 года сообщение преодолело 59,48 трлн км из общих 192 трлн км, что составляет 31,0% от расстояния до системы Gliese 581. [37]

Смотрите также

Примечания

  1. ^ Предполагаемый диапазон размеров на этом изображении 2009 года основан на минимальной массе планеты . Поскольку теперь известно, что истинная масса несколько больше, размеры, вероятно, занижены, особенно если у планеты есть водородная атмосфера.

Ссылки

  1. ^ abcdef Udry, Stéphane; Bonfils, Xavier; Delfosse, Xavier; Forveille, Thierry; Mayor, Michel; Perrier, Christian; Bouchy, François; Lovis, Christophe; Pepe, Francesco; Queloz, Didier; Bertaux, Jean-Loup (2007). "HARPS ищет южные внесолнечные планеты XI. Суперземли (5 и 8 ME) в системе из 3 планет" (PDF) . Astronomy & Astrophysics . 469 (3): L43–L47. arXiv : 0704.3841 . Bibcode :2007A&A...469L..43U. doi :10.1051/0004-6361:20077612. S2CID  119144195. Архивировано из оригинала (PDF) 8 октября 2010 г.
  2. ^ abcd фон Штауффенберг, А.; Трифонов, Т.; Квирренбах, А.; и др. (5 июня 2024 г.). «Поиск экзопланет CARMENES вокруг карликов класса М. Возвращаясь к многопланетной системе GJ 581 с новыми доплеровскими измерениями от CARMENES, HARPS и HIRES». Астрономия и астрофизика . arXiv : 2407.11520 . doi :10.1051/0004-6361/202449375. ISSN  0004-6361.
  3. ^ abcde Робертсон, Пол; Махадеван, Суврат ; Эндл, Майкл; Рой, Арпита (3 июля 2014 г.). «Звездная активность, маскирующаяся под планеты в обитаемой зоне карлика класса М Глизе 581». Science . 345 (6195): 440–444. arXiv : 1407.1049 . Bibcode :2014Sci...345..440R. doi :10.1126/science.1253253. PMID  24993348. S2CID  206556796.
  4. ^ abcd von Bloh; et al. (2007). "Обитаемость суперземель в Gliese 581". Астрономия и астрофизика . 476 (3): 1365–1371. arXiv : 0705.3758 . Bibcode : 2007A&A...476.1365V. doi : 10.1051/0004-6361:20077939. S2CID  14475537.
  5. ↑ Than, Ker (24 апреля 2007 г.). «Крупное открытие: новая планета может быть местом обитания воды и жизни». space.com. Архивировано из оригинала 24 декабря 2010 г. Получено 29 апреля 2007 г.
  6. ↑ Than, Ker (24 февраля 2007 г.). «Охотники за планетами приближаются к своему Священному Граалю». space.com. Архивировано из оригинала 13 декабря 2010 г. Получено 29 апреля 2007 г.
  7. ^ ab Mayor, Michel; Bonfils, Xavier; Forveille, Thierry; et al. (2009). "Поиск HARPS южных внесолнечных планет, XVIII. Планета с массой Земли в планетной системе GJ 581" (PDF) . Astronomy and Astrophysics . 507 (1): 487–494. arXiv : 0906.2780 . Bibcode :2009A&A...507..487M. doi :10.1051/0004-6361/200912172. S2CID  2983930. Архивировано из оригинала (PDF) 21 мая 2009 г.
  8. ^ ab "Astronomers Find First Earth-like Planet in Habitable Zone". ESO. Архивировано из оригинала 28 августа 2008 года . Получено 10 мая 2007 года .
  9. ^ Валенсия; Сасселов, Димитар Д.; О'Коннелл, Ричард Дж. (2007). «Модели радиуса и структуры первой суперземной планеты». The Astrophysical Journal . 656 (1): 545–551. arXiv : astro-ph/0610122 . Bibcode : 2007ApJ...656..545V. doi : 10.1086/509800. S2CID  17656317.
  10. ^ Валенсия, Д.; Сасселов, Димитар Д.; О'Коннелл, Ричард Дж. (2007). «Подробные модели суперземель: насколько хорошо мы можем вывести объемные свойства?». The Astrophysical Journal . 665 (2): 1413–1420. arXiv : 0704.3454 . Bibcode : 2007ApJ...665.1413V. doi : 10.1086/519554. S2CID  15605519.
  11. ↑ Seager (2008). «Alien Earths from A to Z» (Чужие Земли от А до Я). Sky & Telescope . ISSN. 0037–6604 (январь): 22–25. Bibcode : 2008S&T...115a..22S. Архивировано из оригинала 15 августа 2009 года . Получено 6 июля 2017 года .
  12. ^ ab "Скучная звезда может означать более живую планету". Spaceref.com. 10 июня 2007 г. Архивировано из оригинала 26 мая 2012 г. Получено 15 сентября 2008 г.
  13. ^ Блэк, Чарльз. «Суперземли больше похожи на мини-Нептуны». Архивировано из оригинала 14 марта 2013 года . Получено 14 марта 2013 года .
  14. ^ Ламмер, Хельмут (2013). «Исследование критериев выброса богатых водородом «суперземель». Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 430 (2). Королевское астрономическое общество: 1247–1256. arXiv : 1210.0793 . Bibcode : 2013MNRAS.430.1247L. doi : 10.1093/mnras/sts705 . S2CID  55890198.
  15. ^ ab "В космосе обнаружена новая "супер-Земля"". BBC News . 25 апреля 2007 г. Архивировано из оригинала 10 ноября 2012 г. Получено 25 апреля 2007 г.
  16. ↑ Overbye, Dennis (25 апреля 2007 г.). «В 20 световых годах отсюда, самая похожая на Землю планета». International Herald Tribune. Архивировано из оригинала 27 апреля 2007 г. Получено 10 мая 2007 г.
  17. ^ "Earth Fact Sheet". NASA. Архивировано из оригинала 8 мая 2013 года . Получено 21 декабря 2015 года .
  18. ^ Girardi L.; Bressan A.; Bertelli G.; Chiosi C. (2000). «Эволюционные треки и изохроны для звезд с малой и средней массой: от 0,15 до 7  M ☉ и от Z=0,0004 до 0,03». Astron. Astrophys. Suppl. Ser . 141 (3): 371–383. arXiv : astro-ph/9910164 . Bibcode : 2000A&AS..141..371G. doi : 10.1051/aas:2000126. S2CID  14566232.
  19. ↑ Вергано, Дэн (25 апреля 2007 г.). «Out of our world: Earthlike planet». USA Today. Архивировано из оригинала 23 мая 2011 г. Получено 10 мая 2007 г.
  20. ^ Selsis 2.4.1 «становится приливно-отливным менее чем за 1 млрд лет».
  21. ^ Beust, H.; et al. (2008). «Динамическая эволюция планетной системы Gliese 581». Astronomy and Astrophysics . 479 (1): 277–282. arXiv : 0712.1907 . Bibcode : 2008A&A...479..277B. doi : 10.1051/0004-6361:20078794. S2CID  119152085.
  22. ^ Хат, П. (1981). «Приливная эволюция в тесных двойных системах». Астрономия и астрофизика . 99 (1): 126–140. Bibcode : 1981A&A....99..126H.
  23. ^ Перлман, Дэвид (24 апреля 2007 г.). «Найдена новая планета: на ней может быть жизнь». San Francisco Chronicle . Архивировано из оригинала 27 апреля 2007 г. Получено 24 апреля 2007 г.
  24. ^ Джексон, Брайан; Ричард Гринберг; Рори Барнс (2008). «Приливный нагрев внесолнечных планет». Astrophysical Journal . 681 (2): 1631–1638. arXiv : 0803.0026 . Bibcode : 2008ApJ...681.1631J. doi : 10.1086/587641. S2CID  42315630.
  25. ^ Selsis, Franck; Kasting, James F.; Levrard, Benjamin; Paillet, Jimmy; Ribas, Ignasi; Delfosse, Xavier (2007). "Habitable planets around the star Gl 581?". Astronomy and Astrophysics . 476 (3): 1373–1387. arXiv : 0710.5294 . Bibcode : 2007A&A...476.1373S. doi : 10.1051/0004-6361:20078091. S2CID  11492499. Архивировано из оригинала 4 ноября 2018 г. Получено 4 ноября 2018 г.
  26. ^ Bean, JL; Benedict, GF; Endl, M. (2006). «Металличность хозяев карликовых планет класса M по спектральному синтезу». The Astrophysical Journal . 653 (1): L65–L68. arXiv : astro-ph/0611060 . Bibcode : 2006ApJ...653L..65B. doi : 10.1086/510527. S2CID  16002711.
  27. ^ "Venus Fact Sheet". NASA. Архивировано из оригинала 8 марта 2016 года . Получено 20 сентября 2008 года .
  28. ^ Selsis 5. «Gl 581c вряд ли пригоден для жизни»
  29. ^ Selsis 3.1 «была бы пригодна для жизни только в том случае, если бы облака с самой высокой отражательной способностью покрывали большую часть дневного полушария».
  30. ^ Селсис 3.1.2
  31. ^ Selsis Abstract, 3. Рисунок 4.
  32. ^ Alpert, Mark (7 ноября 2005 г.). "Red Star Rising". Scientific American . 293 (5): 28. Bibcode : 2005SciAm.293e..28A. doi : 10.1038/scientificamerican1105-28. PMID  16318021. Архивировано из оригинала 12 октября 2007 г. Получено 25 апреля 2007 г.
  33. ^ Ральф Д. Лоренц; Джонатан И. Лунин; Пол Г. Уизерс; Кристофер П. Маккей (2001). «Титан, Марс и Земля: производство энтропии широтным переносом тепла» (PDF) . Исследовательский центр Эймса , Лунная и планетарная лаборатория Университета Аризоны . Архивировано (PDF) из оригинала 9 октября 2019 г. . Получено 21 августа 2007 г. .
  34. ^ Мур, Мэтью (9 октября 2008 г.). «Сообщения с Земли, отправленные на далекую планету Бебо». .telegraph.co.uk. Архивировано из оригинала 11 октября 2008 г. Получено 9 октября 2008 г.
  35. ^ "Звездные лица переданы в космос". Sky News. 10 октября 2008 г. Архивировано из оригинала 2 февраля 2013 г. Получено 5 ноября 2008 г.
  36. ↑ Сара Гэвин (29 июля 2008 г.). «Один гигантский скачок для сообщества Bebo». Bebo. Архивировано из оригинала 25 сентября 2018 г. Получено 15 ноября 2008 г.
  37. ^ "Bebo All-In-One Streaming". Bebo . Архивировано из оригинала 4 июля 2009 . Получено 10 апреля 2017 .

Дальнейшее чтение

На Викискладе есть медиафайлы по теме Gliese 581 c .

Сообщения СМИ

Неновостные СМИ

Внешние ссылки