Глізе 581 g

Глізе 581 g

Порівняння розмірів Gliese 581g із Землею та Нептуном (на основі вибраних гіпотетичних змодельованих складів)
Відкриття
Відкривач	Стівен С. Фогт та ін.[1]
Місце відкриття	Обсерваторія Кека, Гаваї[2][3][4]
Дата відкриття	29 вересня, 2010[1][5]
Метод відкриття	Доплерівська спектроскопія[1]
Орбітальні характеристики
Епоха JD 2451409.762[1]
Велика піввісь	0,13 а. о. (19 000 000 км)[6]
Ексцентриситет	0[1]
Орбітальний період	32[6] днів
Середня аномалія	271 ± 48[1]
Половинна амплітуда	1.29 ± 0.19[1]
Фізичні характеристики
Температура	242 К (−31 °C; −24 °F) до 261 К (−12 °C; 10 °F)[7]
Глізе 581 g у Вікісховищі

Глізе 581 g [ˈɡliːzə] (англ. Gliese 581 g) — була непідтвердженою екзопланетою на орбіті червоного карлику Глізе 581, який знаходиться у сузір'ї Терезів, за 20,4 світлових років від Землі. Про її відкриття було оголошено Екзопланетним оглядом Лік-Карнегі наприкінці вересня 2010 року, після десятирічних спостережень, і вона вважалася шостою планетою, що обертається навколо цієї зорі. Однак її існування не вдалося підтвердити команді Європейської південної обсерваторії та HARPS (High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher, і зрештою воно було спростоване. Вважалося, що планета розташована поблизу середини зони життя своєї зорі, тобто могла підтримувати існування рідкої води — необхідної умови для всіх відомих форм життя — на своїй поверхні за наявності сприятливих атмосферних умов.

Було заявлено, що Глізе 581 g виявили астрономи проєкту Екзопланетного огляду Лік-Карнегі. Автори стверджували, що для виявлення планети були необхідні дані як із спектрографа HIRES (High Resolution Echelle Spectrometer), так і з HARPS. Незважаючи на це, команда ESO/HARPS так і не змогла підтвердити її існування. Планета залишалася непідтвердженою, оскільки наукова спільнота не дійшла згоди щодо її існування.

Подальший повторний аналіз виявив докази лише чотирьох планет, але відкривач, Стівен Вогт, не погодився з такими висновками. У 2012 році повторний аналіз, проведений Фогтом, підтримав існування планети. Нове дослідження 2014 року дійшло висновку, що сигнал був хибнопозитивним, і цей висновок був додатково підтверджений наступними дослідженнями.

Вважалося, що планета перебуває у стані припливного захоплення відносно своєї зорі. Якщо планета має щільну атмосферу, вона може забезпечувати циркуляцію тепла. Реальна придатність планети для життя залежить від складу її поверхні та атмосфери. Передбачалося, що температура на ній становить приблизно від −37 до −11 °C (−35 до 12 °F). Для порівняння, середня температура поверхні Землі становить 15 °C (59 °F), тоді як середня температура поверхні Марсу — близько −63 °C (−81 °F). За словами Фогта, планета мала «100%» шанс підтримувати життя. Передбачуване відкриття Глізе 581 g, як стверджувалося, мало передвіщати те, що Фогт назвав «другою епохою відкриттів».

Було заявлено, що планету відкрили у вересні 2010 року, і що її виявили астрономи в межах проєкту Екзопланетного огляду Лік-Карнегі під керівництвом головного дослідника Стівена Фогта, професора астрономії та астрофізики університету Каліфорнії у Санта-Крусі, а також співдослідника Р. Пола Батлера з Інституту Карнегі у Вашингтоні. Відкриття було здійснене за допомогою методу радіальних швидкостей,шляхом об’єднання 122 спостережень, отриманих протягом 11 років за допомогою інструмента HIRES обсерваторії Кека, із 119 вимірюваннями, отриманими протягом 4,3 рокуів за допомогою інструмента HARPS: 3,6-метрового телескопа ESO в обсерваторії Ла-Сілья. Крім того, вимірювання яскравості зорі були підтверджені роботизованим телескопом Університету штату Теннессі.

Після віднімання сигналів раніше відомих планет системи Глізе 581 — b, c, d та e — стали помітними сигнали ще двох додаткових планет: 445-денний сигнал від нововиявленої найвіддаленішої планети, позначеної як f, і 37-денний сигнал від Gliese 581g. Імовірність того, що виявлення останнього сигналу було хибним, оцінювалася лише як 2,7 на мільйон. Автори зазначали, що хоча 37-денний сигнал «чітко видно лише в наборі даних HIRES», «набір даних HARPS сам по собі не здатний надійно виявити цю планету», і дійшли висновку: «Для надійного виявлення всіх цих планет справді необхідно об’єднати обидва набори даних».

Команда Лік-Карнегі представила результати свого дослідження у статті, опублікованій в журналі Astrophysical Journal, а також розмістила препринт на arXiv. Хоча це не відповідало офіційним правилам найменування Міжнародного астрономічного союзу (IAU), команда Фогта неофіційно називала планету «Світ Зарміни» на честь його дружини (в деяких випадках — просто Зарміна).

Під час пресрелізу, присвяченого відкриттю, Стівен Фогт та його колеги визнали, що «система Глізе 581 має дещо суперечливу історію заяв про придатні для життя планети», оскільки дві раніше відкриті планети цієї ж системи — Глізе 581c та Глізе 581d — також вважалися потенційно придатними для життя, але пізніше були оцінені як такі, що перебувають поза межами консервативно визначеної зони життя.

Через два тижні після оголошення про відкриття Глізе 581 g інша група дослідників під керівництвом Майкла Майора з Женевської обсерваторії повідомила, що в новому аналізі 179 вимірювань, отриманих спектрографом HARPS протягом 6,5 років, не вдалося виявити ані планету g, ані планету f. Астроном Женевської обсерваторії Франческо Пепе, який працює з даними HARPS, зазначив в електронному листі для статті журналу Astrobiology Magazine, передрукованої на Space.com:

Причина полягає в тому, що, попри надзвичайну точність інструмента та велику кількість даних, амплітуда сигналу цієї потенційної п’ятої планети є дуже низькою і фактично перебуває на рівні шуму вимірювань.

Женевська група також опублікувала свою статтю на arXiv, однак, імовірно, вона не була прийнята до публікації.

Стівен Вогт відповів на нові сумніви словами:

Я не надто здивований, оскільки це дуже слабкі сигнали, і додавання 60 точок до 119 не обов’язково означає значне підвищення чутливості.

Пізніше Фоґт додав:

Я впевнений, що ми точно й чесно повідомили про наші невизначеності та виконали ретельну й відповідальну роботу з вилучення всієї інформації, яку міг запропонувати цей набір даних. Я впевнений, що будь-хто, хто незалежно проаналізує цей набір даних, дійде тих самих висновків.

Відмінності в результатах двох груп могли бути пов’язані з характеристиками орбіт планет, припущеними під час обчислень. За словами астронома Массачусетського технологічного інституту Сари Сігер, Фогт припускав, що планети навколо Глізе 581 мають ідеально кругові орбіти, тоді як швейцарська група вважала орбіти більш ексцентричними.

На думку Алана Боса, саме ця різниця у підходах могла стати причиною розбіжностей. В свою чергу Батлер зауважив, що з додатковими спостереженнями «протягом року або двох це питання має бути вирішене».

Інші астрономи також підтримували обережний підхід до оцінки результатів: Сігер заявила, що «в певний момент ми дійдемо консенсусу; я не думаю, що зараз потрібно голосувати», а Рей Джаявардхана зазначив: «З огляду на надзвичайно цікаві наслідки такого відкриття, важливо мати незалежне підтвердження».

Глізе 581 g внесено до Енциклопедії позасонячних планет як «спростовану».

У грудні 2010 року група дослідників під керівництвом Рене Андре з Інституту астрономії Макса Планка повідомила про ймовірну методологічну помилку в аналізі даних, що призвів до заяви про відкриття Gliese 581f та Глізе 581 g.

У 2011 році інший повторний аналіз, виконаний групою під керівництвом Філіпа Ґреґорі з Університету Британської Колумбії, не виявив чітких доказів існування п’ятого планетарного сигналу в об’єднаному наборі даних HIRES/HARPS. Було заявлено, що дані HARPS самі по собі надавали лише певні свідчення на користь існування п’яти планетарних сигналів, тоді як об’єднання обох наборів даних фактично погіршувало докази існування більше ніж чотирьох планет (тобто не підтверджувало ні Глізе 581 f, ні Глізе 581 g).

Мікко Туомі з Університету Гертфордширу виконав баєсівський повторний аналіз даних HARPS і HIRES, у результаті якого дійшов висновку, що вони «не дають підстав стверджувати, що навколо GJ 581 обертаються два додаткові супутники».

Стівен Вогт заявив у відповідь, висловивши занепокоєння тим, що Ґреґорі розглядав дані HIRES як більш невизначені:

Я детально вивчив [цю статтю] і не погоджуюся з його висновками. Питання існування Глізе 581 g не буде остаточно вирішене, доки дослідники не зберуть більше високоточних даних про радіальні швидкості.

Водночас він очікував, що подальший аналіз посилить аргументи на користь існування планети.

Провівши низку статистичних тестів, Ґільєм Англада-Ескуде з Інституту Карнегі у Вашингтоні дійшов висновку, що існування Gl 581g добре підтверджується наявними даними, попри наявність статистичної виродженості, що виникає через аліас першої ексцентричної гармоніки іншої планети системи.[8] У препринті, опублікованому на arXiv, Англада-Ескуде та Ребекка Доусон стверджували, що «з огляду на наявні у нас дані, найімовірнішим поясненням є те, що ця планета все ще існує».

У липні 2012 року Стівен Вогт повторно проаналізував дані 2011 року, запропоновані Форвеєм та його колегами, зазначивши, що існує п’ять об’єктів (Глізе 581 b, Глізе 581 e, Глізе 581 c, Глізе 581 g та Глізе 581 d), без жодних доказів існування Глізе 581 f. Планета g оберталася на відстані приблизно 0,13 а. о. з орбітальним періодом у 32 дні, що розміщувало її всередині зони, придатної до життя зорі. Фоґт дійшов висновку, що об’єкт мав мінімальну масу 2,2 маси Землі та ймовірність хибнопозитивного результату менше 4%.

Фоґт також заявив, що він не зміг дійти тих самих висновків, що й женевська команда, без вилучення окремих точок даних:

Я не знаю, чи це вилучення було навмисним, чи помилковим. Я можу лише сказати, що якщо це була помилка, то вони робили ту саму помилку вже неодноразово — не лише в цій статті, а й в інших роботах.

Пізніше Фогт зазначив, що планета існує за умови, що всі планети системи мають кругові орбіти, і що модель кругових орбіт працює завдяки динамічній стабільності, якості апроксимації та принципу ощадливості: бритві Оккама.

Два дослідження 2013 року не виявили доказів існування Глізе 581 g, а знайшли свідчення лише чотирьох (або навіть трьох) планет у системі.

Дослідження 2014 року, опубліковане в журналі Science, під керівництвом постдокторанта Паула Робертсона, дійшло висновку, що Глізе 581 d є «артефактом зоряної активності, який при неповній корекції призводить до хибного виявлення планети g». «Вони були надзвичайно цінними цілями, якби були реальними, — сказав Робертсон, — але, на жаль, ми з’ясували, що це не так». Під час пресрелізу Університету штату Пенсільванія було зазначено, що зоряні плями іноді можуть маскуватися під планетарні сигнали.

Додаткове дослідження дійшло висновку, що існування Глізе 581 g залежить від ексцентриситету орбіти Глізе 581 d. Пізніше планету було вилучено з Habitable Exoplanets Catalog, який веде Університет Пуерто Ріко. Згодом, у жовтні того ж року, Абел Мендез написав у блозі, присвяченому «хибним стартам» у дослідженнях придатності екзопланет для життя, що цієї планети не існує.

У 2015 році пара дослідників під керівництвом Ґільєм Англада-Ескуде з Лондонського університету поставила під сумнів методологію дослідження 2014 року та припустила, що планета Глізе 581 d насправді може існувати, попри зоряну змінність, а спростування існування Глізе 581 d та Глізе 581 g у 2014 році було спричинене неякісним і недостатнім аналізом даних. Дослідники заявили, що статистичний метод, використаний командою Робертсона, був «просто непридатним для виявлення малих планет на кшталт Глізе 581 d», і закликали повторно проаналізувати дані за допомогою «точнішої моделі». Однак ця відповідь не містила жодних тверджень на користь існування Глізе 581 g і була опублікована разом із запереченням команди, яка представила спростування 2014 року. Більшість подальших досліджень підтвердили зоряне, а не планетарне походження сигналу, пов’язаного з Глізе 581 d і, відповідно, з Глізе 581 g, причому одне з таких досліджень прямо спростувало існування g.

Можливо, у Глізе 581 g є атмосфера й рідка вода. У деяких джерелах передбачається, що ландшафт планети кам'янистий та скелястий. Радіус планети — від 1,2 до 1,5 радіуса Землі, маса — від 3,1 до 4,3 маси Землі, період обертання навколо зорі — 36,6 земних діб. Велика піввісь орбіти — близько 0,146 астрономічних одиниць. Прискорення вільного падіння на поверхні більше, ніж на Землі в 1,1-1,7 разів.

Через близькість Глізе 581 g до її материнської зорі передбачалося, що планета завжди звернена до неї однією стороною та перебуває у стані припливного захоплення. Подібно до того, як Місяць завжди повернений до Землі однією й тією самою стороною, тривалість зоряної доби Глізе 581 g у такому разі точно збігалася б із тривалістю її року. Це означало б постійне освітлення однієї половини поверхні планети та постійну темряву на іншій її половині. Як показує моделювання таких сценаріїв, за певних умов вся атмосфера на таких планетах може конденсуватися на темній стороні.

Орбіти планет системи Глізе 581 у порівнянні з орбітами планет Solar System («g» позначає Глізе 581 g)

За рахунок наявності досить щільної атмосфери, тепло, що одержується від зорі, розподілятиметься більш рівномірно, тим самим створюючи більш широкі зони, придатні для життя. Наприклад, Венера має період обертання навколо своєї осі приблизно у 117 разів повільніший, ніж у Землі, що створює надзвичайно тривалі дні та ночі. Попри нерівномірний розподіл сонячного світла на часових проміжках, коротших за кілька місяців, неосвітлені ділянки Венери залишаються майже такими ж гарячими, як і денний бік, завдяки глобальній циркуляції вітрів. Моделювання показало, що атмосфера, яка містить відповідні рівні CO₂ та H₂O, потребує лише однієї десятої тиску земної атмосфери (100 мбар), щоб ефективно переносити тепло на нічний бік планети. Проте, сучасні технології не дозволяють визначити склад атмосфери або поверхні планети через засліплювальне випромінювання її материнської зорі.

Те, чи може планета з припливним захопленням і орбітальними характеристиками Глізе 581 g бути придатною для життя, залежить від складу атмосфери та властивостей поверхні планети. Комплексне моделювання, яке включало атмосферну динаміку, реалістичне перенесення випромінювання та фізику утворення морського льоду (якщо планета має океан), показало, що планета може стати такою ж гарячою, як Венера, якщо вона є сухою та дозволяє вуглекислому газу накопичуватися в атмосфері.

Те саме дослідження визначило два потенційно придатні для життя стани для планети, багатої на воду. Якщо планета має дуже тонку атмосферу, товста крижана кора формується над більшою частиною поверхні, однак підзоряна точка залишається достатньо гарячою, щоб утворювати область тонкого льоду або навіть періодично відкритої води. Якщо ж планета має атмосферу із тиском, подібним до земного, та приблизно 20% (молярного) вуглекислого газу, то парниковий ефект стає достатньо сильним для підтримання басейну відкритої води під підзоряною точкою з температурами, порівнянними з тропіками Землі. Автор дослідження назвав цей стан «Земля-око» (англ. «Eyeball Earth»). Моделювання впливу припливного захоплення на можливу атмосферу Глізе 581 g із використанням моделі загальної циркуляції, яка передбачала атмосферу з тиском, подібним до земного, але з дуже спрощеним описом радіаційних процесів, показало, що для планети з твердою поверхнею області максимальної температури були б розподілені у вигляді бокового візерунка, подібного на шеврон, центрованого поблизу підзоряної точки.

За оцінками, середня глобальна рівноважна температура Глізе 581 g (тобто температура за відсутності атмосферних ефектів) могла б становити від 209 до 228 K (від −64 до −45 °C або від −84 до −49 °F) при альбедо Бонда (коефіцієнті відбивання) від 0,5 до 0,3, причому останнє значення є більш характерним для внутрішньої частини Сонячної системи. Включаючи парниковий ефект, подібний до земного, це дало б середню температуру поверхні в межах від 236 до 261 K (від −37 до −12 °C або від −35 до 10 °F). Глізе 581 g перебувала б на такій орбіті, де міг би діяти силікатний термостат вивітрювання: механізм кліматичної стабілізації, пов’язаний із кругообігом вуглекислого газу. Це могло б призвести до накопичення достатньої кількості вуглекислого газу в атмосфері для існування рідкої води на поверхні, за умови, що склад планети та її тектонічна активність підтримували б тривале газовиділення з надр.

Австралійський учений Рагбір Бхатал, що працює в проекті SETI, стверджує, що планета може бути населена. Такий висновок він зробив на основі виявлених у грудні 2008 року в районі планети різких спалахів, що нагадують дію лазера. Проте ці дані поки не підтверджені іншими вченими.

У фільмі "Морський бій" на Землю прибувають ворожі жителі з планети Глізе 581 g.

У науково-фантастичній повісті "Не будуйте планів на серпень" Петра Лущика розповідається про прибуття на Землю далеких потомків трипільців, яких у давнину забрали до себе астронавти із планети Глізе 581 g.

• Список екзопланет у сузір'ї Терезів