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Gliese 581

Gliese 581 ( / ˈ ɡ l iː z ə / ) es una estrella enana roja de tipo espectral M3V que alberga un sistema planetario, a 20,5 años luz (6,3 parsecs ) de la Tierra en la constelación de Libra . Su masa estimada es de alrededor de un tercio de la del Sol , y es el 101.º sistema estelar conocido más cercano al Sol . [15] Gliese 581 es una de las enanas M más antiguas y menos activas conocidas. Su baja actividad estelar mejora la probabilidad de que sus planetas retengan atmósferas significativas y disminuye el impacto esterilizante de las llamaradas estelares . [16]

Historia de las observaciones

Gliese 581 se conoce al menos desde 1886, cuando se incluyó en el Southern Durchmusterung (SD) de Eduard Schönfeld , la cuarta parte del Bonner Durchmusterung . La designación correspondiente es BD -7 4003. [17]

Características

Tamaño del Sol (izquierda) y Gliese 581 (derecha)

El nombre Gliese 581 hace referencia al número de catálogo del catálogo Gliese de estrellas cercanas de 1957 de 965 estrellas ubicadas a 20 parsecs de la Tierra . Otros nombres de esta estrella incluyen BD-07° 4003 ( catálogo BD , primera publicación conocida) y HO Librae ( designación de estrella variable ). No tiene un nombre individual como Sirio o Procyon . [6] La estrella es una enana roja con tipo espectral M3V, ubicada a 20,5 años luz de la Tierra . Se encuentra a unos dos grados al norte de Beta Librae , la estrella más brillante de la constelación de Libra . Se estima que su masa es aproximadamente un tercio de la del Sol , y es el 101.º sistema estelar conocido más cercano (incluyendo enanas marrones ) al Sol. [15]

Una estrella enana de clase M como Gliese 581 tiene una masa mucho menor que el Sol, lo que hace que la región central de la estrella fusione hidrógeno a un ritmo significativamente menor. A partir de la magnitud aparente y la distancia, los astrónomos han estimado una temperatura efectiva de 3200 K y una luminosidad visual del 0,2% de la del Sol. [18] Sin embargo, una enana roja como Gliese 581 irradia principalmente en el infrarrojo cercano , con una emisión máxima en una longitud de onda de aproximadamente 830 nm (estimada utilizando la ley de desplazamiento de Wien , que supone que la estrella irradia como un cuerpo negro ), por lo que dicha estimación subestimará la luminosidad total de la estrella. [5] (A modo de comparación, la emisión máxima del Sol es de aproximadamente 530 nm, en el medio de la parte visible del espectro). Cuando se tiene en cuenta la radiación en todo el espectro (no solo la parte que los humanos pueden ver), algo conocido como la corrección bolométrica, esta estrella tiene una luminosidad bolométrica del 1,2% de la luminosidad total del Sol . [19] Un planeta tendría que estar situado mucho más cerca de esta estrella para recibir una cantidad de energía comparable a la de la Tierra. La región del espacio alrededor de una estrella donde un planeta recibiría aproximadamente la misma energía que la Tierra a veces se denomina " Zona Ricitos de Oro " o, más prosaicamente, la zona habitable . La extensión de dicha zona no es fija y es muy específica para cada sistema planetario . [20] Gliese 581 es una estrella muy vieja. Su rotación lenta la hace muy inactiva, lo que la hace más adecuada que la mayoría de las enanas rojas para tener planetas habitables. [16]

Gliese 581 está clasificada como una estrella variable del tipo BY Draconis y se le ha dado la designación de estrella variable HO Librae. Se trata de una estrella que muestra variabilidad debido a la presencia de manchas estelares combinadas con la rotación de la estrella. Sin embargo, la variabilidad medida está cerca del margen de error y, si es real, es muy probable que se trate de una variabilidad a largo plazo. [5] Su brillo es estable al 1%. [21] Gliese 581 emite rayos X. [22]

Sistema planetario

El sistema planetario Gliese 581 es un sistema gravitacionalmente unido que comprende la estrella Gliese 581 y los objetos que orbitan alrededor de ella. Se sabe que el sistema consta de al menos tres planetas descubiertos mediante el método de velocidad radial , junto con un disco de escombros . La notoriedad del sistema se debe principalmente a los primeros descubrimientos exoplanetarios , entre 2008 y 2010, de posibles planetas terrestres orbitando dentro de su zona habitable y la relativa proximidad del sistema al Sistema Solar a 20 años luz de distancia. Sin embargo, su historial de observación ha sido controvertido debido a detecciones falsas, y el método de velocidad radial proporciona poca información sobre los planetas en sí más allá de su órbita y masa.

Se cree que los planetas confirmados están ubicados cerca de la estrella y tienen órbitas casi circulares. En orden de distancia a la estrella, estos son Gliese 581e , Gliese 581b y Gliese 581c . Las letras representan el orden de descubrimiento, siendo b el primer planeta descubierto alrededor de la estrella.

Historial de observación

El primer descubrimiento de un planeta alrededor de la estrella fue Gliese 581b , descubierto por astrónomos del Observatorio de Ginebra en Suiza y la Universidad de Grenoble en Francia. Detectado en agosto de 2005 y utilizando datos extensivos del espectrómetro ESO/ HARPS, fue el quinto planeta descubierto alrededor de una enana roja. [5] Observaciones posteriores del mismo grupo dieron como resultado la detección de dos planetas más, Gliese 581c y Gliese 581d . [18] [24] [25] El período orbital de Gliese 581d se pensó originalmente en 83 días, pero luego se revisó a un valor más bajo de 67 días. [26] La distancia orbital revisada lo colocaría en los límites exteriores de la zona habitable, la distancia a la que se cree que es posible que exista agua líquida en la superficie de un cuerpo planetario, dadas las condiciones atmosféricas favorables. Se estimó que Gliese 581d recibía aproximadamente el 30% de la intensidad de la luz que la Tierra recibe del Sol. En comparación, la luz solar en Marte tiene alrededor del 40% de la intensidad de la de la Tierra, aunque si hay altos niveles de dióxido de carbono en la atmósfera planetaria, el efecto invernadero podría mantener las temperaturas por encima del punto de congelación. [27]

El siguiente descubrimiento fue el planeta interior Gliese 581e , también realizado por el Observatorio de Ginebra y utilizando datos del instrumento HARPS, y fue anunciado el 21 de abril de 2009. [26] Este planeta, con una masa mínima de 1,9 Tierras, era en ese momento el exoplaneta confirmado menos masivo identificado alrededor de una estrella de secuencia principal. [25]

El 29 de septiembre de 2010, los astrónomos que utilizan el Observatorio Keck propusieron dos planetas adicionales, Gliese 581f y Gliese 581g , ambos en órbitas casi circulares basándose en el análisis de una combinación de conjuntos de datos de los instrumentos HARPS y HIRES . Se pensaba que el planeta propuesto Gliese 581f era un planeta de 7 masas terrestres en una órbita de 433 días y demasiado frío para soportar agua líquida. El planeta candidato Gliese 581g atrajo más atención: apodado el Mundo de Zarmina por uno de sus descubridores, [28] la masa predicha de Gliese 581g era de entre 3 y 4 masas terrestres, con un período orbital de 37 días. La distancia orbital se calculó que estaba bien dentro de la zona habitable de la estrella, aunque se esperaba que el planeta estuviera bloqueado por mareas con un lado del planeta siempre de cara a la estrella. [28] [29] En una entrevista con Lisa-Joy Zgorski de la National Science Foundation , se le preguntó a Steven Vogt qué pensaba sobre las posibilidades de que exista vida en Gliese 581g. Vogt se mostró optimista: "No soy biólogo, ni quiero interpretarlo en la televisión. Personalmente, dada la ubicuidad y la propensión de la vida a florecer donde sea que pueda, diría que... las posibilidades de que exista vida en este planeta son del 100%. No tengo casi ninguna duda al respecto". [30]

Dos semanas después del anuncio del descubrimiento de Gliese 581f y Gliese 581g , el astrónomo Francesco Pepe del Observatorio de Ginebra informó que en un nuevo análisis de 179 mediciones tomadas por el espectrógrafo HARPS durante 6,5 años, no se detectó ni el planeta g ni el planeta f , [31] [32] y las mediciones relevantes se incluyeron en un artículo subido al servidor de preimpresión arXiv, aunque todavía no se publicó en una revista arbitrada. [33] La inexistencia de Gliese 581f fue aceptada relativamente rápido: se demostró que las variaciones de velocidad radial que llevaron al supuesto descubrimiento de Gliese 581f estaban asociadas con el ciclo de actividad estelar en lugar de con un planeta en órbita. [34] Sin embargo, la existencia del planeta g siguió siendo controvertida: Vogt respondió en los medios que defendía el descubrimiento [35] [36] y surgieron preguntas sobre si el efecto se debía a la suposición de órbitas circulares en lugar de excéntricas [37] o a los métodos estadísticos utilizados. [38]

El análisis bayesiano no encontró evidencia clara de una quinta señal planetaria en el conjunto de datos combinados HIRES/HARPS, [39] [40] aunque otros estudios llevaron a la conclusión de que los datos sí respaldaban la existencia del planeta g, aunque con fuertes degeneraciones en los parámetros como resultado del primer armónico excéntrico con el planeta exterior Gliese 581d. [41]

El 27 de noviembre de 2012, la Agencia Espacial Europea anunció que el observatorio espacial Herschel había descubierto un cinturón de cometas "a una distancia de entre 25 ± 12 UA y más de 60 UA". [23] Debe tener "al menos 10 veces" más cometas que el sistema solar. Esto probablemente descarta la posibilidad de planetas con una masa igual a la de Saturno a más de 0,75 UA. [42] Sin embargo, podría ser necesario otro planeta (no descubierto) más alejado, por ejemplo un planeta con una masa como la de Neptuno a 5 UA, para mantener el cinturón de cometas reabastecido. [23]

Utilizando la suposición de que el ruido presente en los datos estaba correlacionado (ruido rojo en lugar de ruido blanco), Roman Baluev puso en duda no solo la existencia del planeta g, sino también la de Gliese 581d, sugiriendo que solo había tres planetas (Gliese 581b, c y e) presentes. [43] [44] Este resultado fue respaldado además por un estudio de 2014, cuyos autores argumentaron que Gliese 581d es "un artefacto de actividad estelar que, cuando se corrige de forma incompleta, causa la detección falsa del planeta g ". [45] [46] Si bien se publicó una respuesta cuestionando la metodología de este estudio, [47] [48] [49] todos los estudios posteriores de los datos de velocidad radial han confirmado el origen estelar, en lugar de planetario, de la señal correspondiente a Gliese 581d, [50] [51] [52] [53] aunque ha persistido cierta disputa. [54]

Un estudio de 2024, además de confirmar la evidencia de un sistema de tres planetas, determinó la inclinación orbital de los planetas. Esto permitió determinar sus masas reales; anteriormente solo se conocían las masas mínimas . Las masas reales de los planetas son aproximadamente un 30% mayores que sus masas mínimas. [12]

Planetas

Las órbitas del sistema planetario Gliese 581, basadas en un estudio de 2009 que propuso un modelo de cuatro planetas (e, b, c, d). [26] En la imagen, Gliese 581c es el tercer planeta desde la estrella.

El análisis de los datos de velocidad radial ha producido varios modelos para la disposición orbital del sistema. Se han propuesto modelos de 3 planetas, 4 planetas, 5 planetas y 6 planetas para abordar los datos de velocidad radial disponibles, y el consenso actual es un modelo de 3 planetas (e, b, c). [45] [52] [12] [55] Sin embargo, la mayoría de estos modelos predicen que los planetas interiores están cerca con órbitas circulares, mientras que los planetas exteriores, particularmente Gliese 581d, si existe, están en órbitas más elípticas.

Los modelos de la zona habitable de Gliese 581 muestran que se extiende desde aproximadamente 0,1 a 0,25 UA. Los tres planetas confirmados orbitan más cerca de la estrella que el borde interior de la zona habitable, mientras que los planetas g y d habrían orbitado dentro de ella. [45]

Gliese 581e

Gliese 581e es el planeta más interior y, con una masa de 2,5 masas terrestres, es el menos masivo de los tres. [12] Descubierto en 2009, es también el planeta confirmado más reciente que se ha descubierto en este sistema. [26] Tarda 3,15 días en completar una órbita. Los análisis iniciales sugirieron que la órbita del planeta es bastante elíptica, pero después de corregir las mediciones de velocidad radial para la actividad estelar, los datos ahora indican una órbita circular. [45]

Gliese 581b

Gliese 581b es el planeta más masivo que se conoce que orbita alrededor de Gliese 581 y fue el primero en ser descubierto. [5] Tiene aproximadamente 20 veces la masa de la Tierra y completa una órbita en 5,37 días. [12]

Gliese 581c

Gliese 581c es el tercer planeta que orbita Gliese 581. Fue descubierto en abril de 2007. [18] En su artículo de 2007, Udry et al. afirmaron que si Gliese 581c tiene una composición de tipo terrestre, tendría un radio de 1,5R 🜨 , lo que lo habría convertido en ese momento en "el más parecido a la Tierra de todos los exoplanetas conocidos". [18] No se puede tomar una medición directa del radio porque, visto desde la Tierra, el planeta no transita su estrella. La masa del planeta es 6,8 veces la de la Tierra. [12] El planeta inicialmente atrajo la atención por ser potencialmente habitable, aunque desde entonces esto se ha descartado. [56] Se ha estimado que la temperatura media de la superficie del cuerpo negro se encuentra entre -3 °C (para un albedo similar al de Venus ) y 40 °C (para un albedo similar al de la Tierra), [18] sin embargo, las temperaturas podrían ser mucho más altas (alrededor de 500 grados Celsius) debido a un efecto invernadero descontrolado similar al de Venus . [56] [57] Algunos astrónomos creen que el sistema puede haber experimentado una migración planetaria y que Gliese 581c puede haberse formado más allá de la línea de congelación , con una composición similar a cuerpos helados como Ganímedes . Gliese 581c completa una órbita completa en poco menos de 13 días. [18]

Planetas dudosos y refutados

Gliese 581g

Gliese 581g, conocido extraoficialmente como el Mundo de Zarmina, [28] era un candidato a exoplaneta que se afirmaba que orbitaba Gliese 581, pero su existencia fue finalmente refutada. [45] Se pensaba que orbitaba con un período de 36,6 días a una distancia de 0,146 UA, lo que lo colocaba dentro de la zona habitable, y que tenía una masa mínima de3,1  millones 🜨 . [28]

Gliese 581d

Gliese 581d era un candidato a exoplaneta que se pensaba que orbitaba Gliese 581, lo que en un momento fue muy discutido, [45] [46] [48] y varios estudios han descubierto que era un falso positivo originado por la actividad estelar. [50] [13] [51] [52] [53] [12] Se pensaba que la masa mínima del planeta era6,98  M 🜨 y su radio, asumiendo una composición similar a la de la Tierra, se estimó en2.2  R 🜨 , lo que la convierte en una supertierra . Se pensaba que su período orbital era de 66,87 días, con un semieje mayor de 0,21847 UA, con una excentricidad sin restricciones. El análisis sugirió que orbita dentro de la zona habitable de la estrella , donde las temperaturas son las adecuadas para albergar vida. [58] [56] [57]

Gliese 581f

Gliese 581f era un candidato a exoplaneta que se afirmaba que orbitaba alrededor de Gliese 581, [28] pero su existencia fue finalmente refutada. [34] Se pensaba que orbitaba con un período de 433 días a una distancia de 0,758 UA y que tenía una masa mínima de7,0  millones 🜨 . [28]

SETI

El sistema Gliese 581 ha sido el objetivo de las búsquedas de vida extraterrestre tanto de SETI como de SETI activa. Un mensaje desde la Tierra (AMFE) es una señal de radio digital de alta potencia que se envió el 9 de octubre de 2008 hacia Gliese 581c. La señal es una cápsula del tiempo digital que contiene 501 mensajes que fueron seleccionados a través de un concurso en el sitio de redes sociales Bebo. El mensaje se envió utilizando el telescopio de radar del radiotelescopio Yevpatoria RT-70 de la Agencia Espacial Nacional de Ucrania. La señal llegará a Gliese 581 a principios de 2029. [59]

Utilizando SETI óptico, Ragbir Bhathal afirmó haber detectado un pulso de luz inexplicable proveniente de la dirección del sistema Gliese 581 en 2008. [60]

En 2012, el Centro Internacional de Investigación de Radioastronomía de la Universidad de Curtin en Perth, Gliese 581 fue apuntado con precisión por el Australian Long Baseline Array utilizando tres instalaciones de radiotelescopios en Australia y la técnica de interferometría de línea de base muy larga, sin embargo no se encontraron señales candidatas. [61]

Disco de escombros

En el borde exterior del sistema hay un enorme disco de escombros que contiene más cometas que el Sistema Solar. El disco de escombros tiene una inclinación de entre 30° y 70°. [23] Si las órbitas planetarias se encuentran en el mismo plano, sus masas serían entre 1,1 y 2 veces los valores de masa mínima. [nota 4] Esto está respaldado por un estudio de 2024, que encontró una inclinación para las órbitas planetarias de aproximadamente 47°. [12]

Véase también

Notas

  1. ^ Gliese 581 está clasificada como una variable BY Draconis en el Catálogo General de Estrellas Variables . [3] Este catálogo proporciona una magnitud máxima de 10,56 y una mínima de 10,58 para una variabilidad relativamente baja de 20 mmag (0,020 magnitudes). [4] Para ver los datos completos, consulte la descripción de los datos y "La tabla combinada de GCVS Vols I-III y NL 67-78 con coordenadas mejoradas, Catálogo General de Estrellas Variables". Instituto Astronómico Sternberg. Archivado desde el original el 20 de junio de 2017. Consultado el 27 de abril de 2009 .
  2. ^ En 1994, Edward Weis concluyó que Gliese 581, como la mitad de las 43 estrellas enanas M que estudió durante un período de varios años, mostraba una variabilidad a largo plazo (y en la página 1137, la figura 1 muestra que Gliese 581 tenía una magnitud de 10,58 en 1982 y entre 10,57 y 10,56 de 1985 a 1990). [8] Bonfils señaló en 2005 que Gliese 581 "ha sido clasificada como una estrella variable (HO Lib), pero su variabilidad (Weis 1994) es sólo marginalmente significativa. Si fuera real, sería en una escala de tiempo de varios años, con una variabilidad a corto plazo de ~0,006 mag como máximo". [9] Las mediciones de MOST mostraron una variabilidad a corto plazo de aproximadamente 5 mmag (medio por ciento) durante un período de unas pocas semanas. [10]
  3. ^ Tomando la magnitud absoluta de Gliese 581, , con la magnitud absoluta del Sol, , la luminosidad visual se puede calcular a partir de, .
  4. ^ El método de la velocidad radial permite determinar la masa mínima, que es el producto de la masa verdadera por el seno de la inclinación orbital, denotada como m  sen  i . En general, la inclinación es desconocida. Para una inclinación dada, la masa verdadera es, por lo tanto, la masa mínima multiplicada por 1/sen  i .

Referencias

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