Gliese 581c - Gliese 581c

Gliese 581c
Exoplanet-Vergleich Gliese 581 c.png
Größenvergleich von Gliese 581c mit Erde und Neptun
(basierend auf ausgewählten hypothetisch modellierten Kompositionen )
Entdeckung
Entdeckt von Stéphane Udry et al.
Entdeckungsseite La Silla-Observatorium
Entdeckungsdatum
Radialgeschwindigkeit
Orbitale Eigenschaften
0,0721 ± 0,0003 AE (10.786.000 ± 45.000 km)
Exzentrizität 0,00 ± 0,06
12,914 ± 0,002 d
2454759,2 ± 0,1
Halbamplitude 3,3 ± 0,2
Stern Gliese 581

Gliese 581c / ɡ l í z ə / ( Gl 581c oder GJ 581c ) ein Planet innerhalb des umlaufenden gliese 581 - Systems. Es ist der zweite Planet, der im System entdeckt wurde und der dritte in der Reihenfolge vom Stern . Mit einer Masse von mindestens dem 5,5-fachen der Erde wird sie als Supererde klassifiziert (eine Kategorie von Planeten mit Massen größer als die bis zu zehn Erdmassen der Erde).

Gliese 581c erregte das Interesse von Astronomen, weil er als erster potenziell erdähnlicher Planet in der bewohnbaren Zone seines Sterns mit einer Temperatur, die für flüssiges Wasser auf seiner Oberfläche geeignet ist, und im weiteren Sinne potenziell in der Lage ist, extremophile Formen von zu unterstützen Erdähnliches Leben. Weitere Forschungen lassen jedoch Zweifel an der Bewohnbarkeit des Planeten aufkommen. Es ist durch die Gezeiten gesperrt (zeigt dem Objekt, das es umkreist, immer das gleiche Gesicht), wenn also Leben die Chance hätte, aufzutauchen, wäre die beste Hoffnung auf Überleben in der " Terminatorzone ".

In astronomischen Begriffen ist das Gliese 581 System relativ nahe an der Erde, bei 20,37 Lichtjahre (193 Billionen Kilometer; 120000000000000 Meilen) in Richtung der Konstellation der Waage . Diese Entfernung, zusammen mit den Deklinations- und Rektaszensionskoordinaten , geben die genaue Position in der Milchstraße an .

Entdeckung

Das Team veröffentlichte am 27. April 2007 ein Papier mit seinen Ergebnissen, das im Juli 2007 in der Zeitschrift Astronomy & Astrophysics veröffentlicht wurde . Zum Zeitpunkt der Entdeckung wurde berichtet, dass er der erste potenziell erdähnliche Planet in der bewohnbaren Zone seines Sterns und der kleinste bekannte extrasolare Planet um einen Hauptreihenstern war, aber am 21. Gliese 581e mit einer ungefähren Masse von 1,9 Erdmassen wurde angekündigt. In dem Papier kündigten sie auch die Entdeckung eines anderen Planeten im System an, Gliese 581d, mit einer minimalen Masse von 7,7 Erdmassen und einer großen Halbachse von 0,25 astronomischen Einheiten .

Physikalische Eigenschaften

Masse

Die Existenz von Gliese 581c und seine Masse wurden mit der Radialgeschwindigkeitsmethode zum Nachweis extrasolarer Planeten gemessen . Die Masse eines Planeten wird durch die kleinen periodischen Bewegungen um einen gemeinsamen Massenschwerpunkt zwischen dem Wirtsstern Gliese 581 und seinen Planeten berechnet. Wenn alle sechs Planeten mit einer Keplerschen Lösung ausgestattet sind, wird die minimale Masse des Planeten mit 5,5 Erdmassen bestimmt. Die Radialgeschwindigkeitsmethode kann die wahre Masse nicht allein bestimmen, aber sie kann nicht viel größer sein, sonst wäre das System dynamisch instabil. Dynamische Simulationen des Gliese 581-Systems, die davon ausgehen, dass die Umlaufbahnen der Planeten koplanar sind, zeigen, dass die Planeten das etwa 1,6- bis 2-fache ihrer Mindestmasse nicht überschreiten können oder das Planetensystem instabil wäre (dies liegt hauptsächlich an der Wechselwirkung zwischen den Planeten e und b ). Für Gliese 581c beträgt die Obergrenze 10,4 Erdmassen.

Radius

Da Gliese 581c während des Transports nicht entdeckt wurde, gibt es keine Messungen seines Radius. Darüber hinaus setzt die Radialgeschwindigkeitsmethode , die verwendet wird, um sie zu detektieren, nur eine untere Grenze für die Masse des Planeten, was bedeutet, dass theoretische Modelle von Planetenradius und -struktur nur von begrenztem Nutzen sind. Unter der Annahme einer zufälligen Orientierung der Umlaufbahn des Planeten liegt die wahre Masse jedoch wahrscheinlich nahe der gemessenen Mindestmasse.

Unter der Annahme, dass die wahre Masse die minimale Masse ist, kann der Radius mit verschiedenen Modellen berechnet werden. Wenn Gliese 581c beispielsweise ein felsiger Planet mit einem großen Eisenkern ist, sollte er laut Udrys Team einen Radius haben, der etwa 50 % größer ist als der der Erde. Die Gravitation auf der Oberfläche eines solchen Planeten wäre ungefähr 2,24-mal so stark wie auf der Erde. Wenn Gliese 581c jedoch ein eisiger und/oder wässriger Planet ist, würde sein Radius selbst bei einer sehr großen äußeren Hydrosphäre weniger als das Zweifache des Erdradius betragen , gemäß den Dichtemodellen, die von Diana Valencia und ihrem Team für Gliese 876 d zusammengestellt wurden . Die Schwerkraft auf der Oberfläche eines solchen eisigen und/oder wässrigen Planeten wäre mindestens 1,25-mal so stark wie auf der Erde. Sie behaupten, dass der tatsächliche Wert des Radius zwischen den beiden Extremen liegen kann, die durch die oben beschriebenen Dichtemodelle berechnet wurden.

Die Ansichten anderer Wissenschaftler unterscheiden sich. Sara Seager vom MIT hat spekuliert, dass Gliese 581c und andere Planeten mit fünf Erdmassen sein könnten:

Wenn der Planet den Stern von der Erde aus gesehen durchquert, sollte der Radius messbar sein, wenn auch mit einer gewissen Unsicherheit. Leider zeigen Messungen mit dem in Kanada gebauten Weltraumteleskop MOST , dass keine Transite stattfinden.

Die neue Forschung legt nahe, dass sich die Gesteinszentren der Supererden wahrscheinlich nicht zu terrestrischen Gesteinsplaneten wie den inneren Planeten des Sonnensystems entwickeln, weil sie ihre großen Atmosphären festhalten. Anstatt sich zu einem Planeten zu entwickeln, der hauptsächlich aus Gestein mit einer dünnen Atmosphäre besteht, bleibt der kleine Gesteinskern von seiner großen wasserstoffreichen Hülle umgeben.

Orbit

Die Umlaufbahnen des Gliese 581- Systems gemäß der Analyse von 2009 ohne Planet g. Auf dem Bild ist Gliese 581c der dritte Planet vom Stern.

Gliese 581c hat eine Umlaufzeit ("Jahr") von 13 Erdtagen und sein Umlaufradius beträgt nur etwa 7% des Erdumlaufradius, etwa 11 Millionen km, während die Erde 150 Millionen km von der Sonne entfernt ist . Da der Wirtsstern kleiner und kälter als die Sonne ist – und damit weniger leuchtend – platziert diese Entfernung den Planeten laut Udrys Team am "warmen" Rand der bewohnbaren Zone um den Stern. Beachten Sie, dass in der Astrophysik die "habitable Zone" als der Entfernungsbereich vom Stern definiert ist, in dem ein Planet flüssiges Wasser auf seiner Oberfläche tragen könnte: Dies sollte nicht so verstanden werden, dass die Umgebung des Planeten für den Menschen geeignet wäre, a Situation, die einen restriktiveren Parameterbereich erfordert. Ein typischer Radius für einen M0-Stern mit dem Alter und der Metallizität von Gliese 581 beträgt 0,00128 AE gegenüber 0,00465 AE der Sonne. Diese Nähe bedeutet, dass der Primärstern für einen Beobachter auf der Planetenoberfläche, der zum Himmel blickt, 3,75-mal breiter und 14-mal größer erscheinen sollte, als die Sonne von der Erdoberfläche aus zu sein scheint.

Gezeitensperre

Aufgrund seines geringen Abstands von Gliese 581 wurde allgemein angenommen, dass der Planet immer eine Hemisphäre zum Stern hat (nur Tag) und die andere immer weggewandt (nur Nacht) oder mit anderen Worten gezeitenverschlossen ist . Die jüngste Orbitalanpassung an das System unter Berücksichtigung der stellaren Aktivität weist auf eine kreisförmige Bahn hin, ältere Anpassungen verwenden jedoch eine Exzentrizität zwischen 0,10 und 0,22. Wenn die Umlaufbahn des Planeten exzentrisch wäre, würde er einer heftigen Gezeitenbiegung unterliegen. Da die Gezeitenkräfte stärker sind, wenn sich der Planet in der Nähe des Sterns befindet, wird erwartet, dass exzentrische Planeten eine Rotationsperiode haben, die kürzer ist als ihre Umlaufperiode, auch Pseudosynchronisation genannt. Ein Beispiel für diesen Effekt ist bei Merkur zu sehen , der in einer 3:2-Resonanz gezeitengesteuert ist und alle zwei Umlaufbahnen drei Umdrehungen vollzieht. In jedem Fall würde der Planet selbst bei einer 1:1-Gezeitensperre eine Libration durchlaufen und der Terminator würde während der Libration abwechselnd beleuchtet und verdunkelt.

Modelle der Entwicklung der Umlaufbahn des Planeten im Laufe der Zeit legen nahe, dass die Erwärmung aufgrund dieser Gezeitenblockierung eine wichtige Rolle in der Geologie des Planeten spielen könnte. Modelle von Wissenschaftlern vorgeschlagen , vorherzusagen , dass eine Erwärmung tidal Wärmefluß etwa dreimal größer als die der Ausbeute konnte Jupiter ‚s Mond Io , die in großen geologischen Aktivität wie Vulkan und Plattentektonik führen könnte.

Bewohnbarkeit und Klima

Die Studie von Gliese 581c durch die von Bloh et al. "Die Supererde Gl 581c befindet sich eindeutig außerhalb der bewohnbaren Zone, da sie dem Stern zu nahe ist." Die Studie von Selsis et al. behauptet sogar "ein Planet in der bewohnbaren Zone ist selbst nicht unbedingt bewohnbar", und dieser Planet "befindet sich außerhalb der konservativen bewohnbaren Zone" des Muttersterns, und weiter, wenn dort Wasser war, ging es verloren, wenn Der Rote Zwerg war ein starker Röntgen- und EUV-Strahler, er konnte Oberflächentemperaturen von 700 bis 1.000  K (427 bis 727  °C ) haben, wie die heutige Venus . Temperaturspekulationen anderer Wissenschaftler basierten auf der Temperatur (und der Wärme von) des Muttersterns Gliese 581 und wurden ohne Berücksichtigung der Fehlerspanne (96 °C/K) für die Temperatur des Sterns von 3.432 K bis 3.528 K berechnet. was zu einem großen Bestrahlungsbereich für den Planeten führt, noch bevor die Exzentrizität berücksichtigt wird.

Effektive Temperaturen

Unter Verwendung der gemessenen stellaren Leuchtkraft von Gliese 581 von 0,013 mal der Sonne ist es möglich, die effektive Temperatur von Gliese 581c , auch Schwarzkörpertemperatur genannt , zu berechnen , die wahrscheinlich von seiner Oberflächentemperatur abweicht . Laut Udrys Team wäre die effektive Temperatur für Gliese 581c unter der Annahme einer Albedo (Reflexionsvermögen) wie der der Venus (0,64) -3 °C (27  °F ) und unter der Annahme einer erdähnlichen Albedo (0,296). es wären 40 °C (104 °F), ein Temperaturbereich, der sich mit dem Bereich überschneidet , bei dem Wasser bei einem Druck von 1 Atmosphäre flüssig wäre . Die effektive Temperatur und die tatsächliche Oberflächentemperatur können jedoch aufgrund der Treibhauseigenschaften der Planetenatmosphäre sehr unterschiedlich sein. Venus hat beispielsweise eine effektive Temperatur von 34,25 °C (93,65 °F), aber eine Oberflächentemperatur von 464 °C (867 °F) (hauptsächlich aufgrund einer 96,5 %igen Kohlendioxidatmosphäre ), ein Unterschied von etwa 430 °C (770 °F).

Studien zur Bewohnbarkeit (dh flüssiges Wasser für extremophile Lebensformen) kommen zu dem Schluss, dass Gliese 581c wahrscheinlich an einem außer Kontrolle geratenen Treibhauseffekt leidet , der dem auf der Venus ähnelt, und daher höchst unwahrscheinlich ist, dass er bewohnbar ist. Dennoch könnte dieser außer Kontrolle geratene Treibhauseffekt durch das Vorhandensein einer ausreichenden reflektierenden Wolkendecke auf der Tagesseite des Planeten verhindert werden. Wenn die Oberfläche alternativ mit Eis bedeckt wäre, hätte sie eine hohe Albedo (Reflexionsvermögen) und könnte somit genug des einfallenden Sonnenlichts zurück in den Weltraum reflektieren, um den Planeten für eine Bewohnbarkeit zu kalt zu machen, obwohl diese Situation voraussichtlich sehr instabil ist außer bei sehr hohen Albedos von mehr als 0,95 (dh Eis): Die Freisetzung von Kohlendioxid durch vulkanische Aktivität oder von Wasserdampf aufgrund der Erwärmung am substellaren Punkt würde einen außer Kontrolle geratenen Treibhauseffekt auslösen.

Flüssiges Wasser

Gliese 581c liegt wahrscheinlich außerhalb der bewohnbaren Zone . Es wurde kein direkter Beweis für die Anwesenheit von Wasser gefunden , und es liegt wahrscheinlich nicht in flüssigem Zustand vor. Techniken wie die zur Messung des extrasolaren Planeten HD 209458 b können in Zukunft verwendet werden, um das Vorhandensein von Wasser in Form von Dampf in der Atmosphäre des Planeten zu bestimmen , jedoch nur im seltenen Fall eines Planeten mit einer so ausgerichteten Umlaufbahn wie In der Transit seines Sternes, die Gliese 581c nicht bekannt ist , zu tun.

Modelle mit Gezeitensperre

Theoretische Modelle sagen voraus, dass flüchtige Verbindungen wie Wasser und Kohlendioxid , falls vorhanden, in der sengenden Hitze der sonnenzugewandten Seite verdampfen, auf die kühlere Nachtseite wandern und zu Eiskappen kondensieren könnten . Im Laufe der Zeit könnte die gesamte Atmosphäre auf der Nachtseite des Planeten zu Eiskappen gefrieren. Es bleibt jedoch unbekannt, ob überhaupt Wasser und/oder Kohlendioxid auf der Oberfläche von Gliese 581c vorhanden sind. Alternativ würde eine Atmosphäre, die groß genug ist, um stabil zu sein, die Wärme gleichmäßiger zirkulieren lassen, was einen größeren bewohnbaren Bereich auf der Oberfläche ermöglicht. Obwohl die Venus beispielsweise eine geringe axiale Neigung hat, erreicht an den Polen nur sehr wenig Sonnenlicht die Oberfläche. Eine langsame Rotationsrate, die ungefähr 117-mal langsamer ist als die der Erde, erzeugt verlängerte Tage und Nächte. Trotz der ungleichmäßigen Verteilung des Sonnenlichts, das zu jeder Zeit auf die Venus fällt, werden Polargebiete und die Nachtseite der Venus durch global zirkulierende Winde fast so heiß wie auf der Tagseite gehalten.

Eine Botschaft von der Erde

A Message from Earth (AMFE) ist ein hochleistungsfähiges digitales Funksignal, das am 9. Oktober 2008 in Richtung Gliese 581c gesendet wurde. Das Signal ist eine digitale Zeitkapsel mit 501 Nachrichten, die bei einem Wettbewerb auf der Social-Networking-Site Bebo ausgewählt wurden . Die Nachricht wurde mit dem gesendeten RT-70 Radar - Teleskop der Ukraine ‚s Staats Space Agency . Das Signal wird Anfang 2029 den Planeten Gliese 581c erreichen. Mehr als eine halbe Million Menschen, darunter Prominente und Politiker, nahmen am AMFE-Projekt teil, der weltweit ersten digitalen Zeitkapsel, bei der die Inhalte von der Öffentlichkeit ausgewählt wurden.

Mit Stand vom 22. Januar 2015 hat die Nachricht 59,48 Billionen km der insgesamt 192 Billionen km zurückgelegt, was 31,0 % der Entfernung zum Gliese 581-System entspricht.

Am 13. Februar 2015 diskutierten Wissenschaftler (darunter David Grinspoon , Seth Shostak und David Brin ) auf einer Jahrestagung der American Association for the Advancement of Science über Active SETI und ob die Übermittlung einer Nachricht an mögliche intelligente Außerirdische im Kosmos eine gute Idee war ; In derselben Woche wurde eine von vielen Mitgliedern der SETI-Gemeinschaft unterzeichnete Erklärung veröffentlicht, dass "eine weltweite wissenschaftliche, politische und humanitäre Diskussion stattfinden muss, bevor eine Nachricht gesendet wird". Allerdings unterzeichneten weder Frank Drake noch Seth Shostak diesen Appell. Am 28. März 2015 wurde von Seth Shostak ein entsprechender Essay mit einem anderen Standpunkt verfasst und in der New York Times veröffentlicht .

Siehe auch

Verweise

Weiterlesen

Medienberichte

Nicht-Nachrichtenmedien

Externe Links

Koordinaten : Himmelskarte 15 h 19 m 26 s , −07° 43′ 20″