Gliese 581 – punainen kääpiötähti Librassa ja sen kiertävät planeetat
Tutustu punaisen kääpiötähden Gliese 581:een Librassa ja sen kiehtoviin planeettoihin — etäisyys, tähden ominaisuudet ja mahdolliset asuttavat kiertolaiset.
Gliese 581 on M-luokan punainen kääpiötähti, joka ei ole kaukana Maasta. Se sijaitsee noin 22 valovuoden päässä Aurinkokunnasta, mikä tekee siitä yhden lähimmistä kääpiötähdistä — järjestyksessä noin 89. lähimmän tunnetun tähden joukossa Auringosta laskien. Se tunnetaan myös nimillä HO Librae, GL 581 tai GJ 581.
Perusominaisuudet
Gliese 581 on tyypiltään kylmä, punertava pääsarjan tähti (noin M3–M4 luokka). Säde ja massa on arviolta noin kolmannes Auringon vastaavasta: massa noin 0,3 kertaa Auringon massa ja säde noin 0,29 Auringon säteen luokkaa. Sen arvioitu lämpötila on noin 3498 K, eli noin 3225 °C (noin 5840 °F). Gliese 581:n valovoima on vain noin 0,012 kertaa Auringon valovoima, minkä takia tähti on hyvin himmeä näky taivaalla.
Tähti näkyy taivaalla Vaa'an tähdistössä. Gliese 581:n näennäinen magnitudi on 10,57, mikä tarkoittaa, että se ei ole paljain silmin nähtävissä ja vaatii jonkin verran kaukoputkella tarkkailua (kaukoputkea).
Planeetat
Tähtitieteilijät löysivät ensimmäiset Gliese 581:n kiertäjät käyttämällä radiaalinopeusmenetelmää. Järjestelmässä on useita ilmoitettuja planeettoja, ja tieteellisessä keskustelussa pidetään vankimmiksi neljää kappaletta; joitakin lisäehdokkaita on ehdotettu, mutta niiden olemassaolo on kiistanalaista.
- Gliese 581 b — ensimmäinen löydetty planeetta, neptunuksen kaltainen minimi-massa noin 16 M⊕ ja kiertoaika lyhyt, muutamia päiviä (noin 5,4 vrk). Se kiertää lähellä tähtiä ja on liian kuuma elämän kannalta sellaisenaan.
- Gliese 581 c — kiviplaneettaluokkaa ehdotettu minimimassaltaan noin 5–6 M⊕ ja kiertoaika noin 12,9 vrk. Alun perin sitä pidettiin mahdollisena "asuttavana" planeettana, mutta myöhemmät tutkimukset viittaavat siihen, että se on todennäköisesti liian kuuma ja todennäköisesti ei Maata muistuttava.
- Gliese 581 d — massa arvioitu muutamasta M⊕ ylöspäin (usein ilmoitettu ~6–8 M⊕, koska radiaalinopeusmittaukset antavat vain m·sin i), kiertoaika oli alkuvaiheissa kiistanalainen mutta nykysyntyyksiin kuuluu pidempi, noin muutamia kymmeniä päiviä (esim. ~66–67 vrk). Riippuen sen ilmakehästä ja lämpötasapainosta, d saattoi olla tai olla lähellä asuttavaa vyöhykettä.
- Gliese 581 e — pienin varmemmin havaituista planeetoista, minimimassa noin 1,7–1,9 M⊕ ja lyhyt kiertoaika (~3,15 vrk). Liian lähellä tähteä ollakseen asuttava.
Lisäksi vuonna 2010 esitettiin kahden muun planeetan (nimellä f ja g) olemassaoloa, joista erityisesti Gliese 581 g herätti paljon kiinnostusta, koska sen ilmoitettiin sijaitsevan tähtiensä asuttavalla vyöhykkeellä. Myöhemmät analyysit ja uudelleentulkinnat kuitenkin osoittivat, että ehdotetut signaalit saattoivat johtua tähden aktiivisuudesta ja mittausaliasista, eikä planeetan olemassaololle ole laajaa konsensusta. Nykyinen käsitys on, että ainakin neljä ensimmäistä planeettaa ovat vahvasti todettuja, kun taas f:n ja g:n tapaus on epävarma ja todennäköisesti väärä havainto.
Asuttavuus ja tähden vaikutus
Gliese 581:n kaltainen punainen kääpiö asettaa asuttavuuden arvioinnille omat haasteensa. Koska tähden kirkkaus on pieni, asuttava vyöhyke sijaitsee hyvin lähellä tähteä verrattuna Aurinkoon: planeetat, jotka saavat sellaista säteilyä kuin Maa, kiertäisivät hyvin lähellä tähteään ja olisivat usein todennäköisesti kytköksissä vuorokiertoon (tidally locked). Lisäksi M‑tähdet voivat olla aktiivisia ja lähettää purkauksia (flares) tai magneettista säteilyä, mikä vaikuttaa planeettojen ilmakehien säilymiseen ja elinkelpoisuuteen. Kaikki nämä tekijät tekevät Gliese 581 -järjestelmän asuttavuuden arvioinnista monimutkaista: vaikka jokin planeetta olisikin etäisyyden puolesta asuttava, ilmakehän koostumus, magneettikenttä ja tähden aktiivisuus ratkaisevat lopullisesti, voisiko pinnalla esiintyä nestemäistä vettä ja elämälle suotuisat olosuhteet.
Tutkimusmenetelmät ja kiistat
Gliese 581:n planeetat löydettiin pääasiassa radiaalinopeusmittauksilla, joita tekevät herkät spektrografit kuten HARPS ja HIRES. Radiaalinopeusmenetelmällä mitataan tähden värähtelyjä planeettojen vetovoiman aiheuttamien nopeusmuutosten kautta, mutta menetelmä altistuu häiriöille — erityisesti tähden oman aktiivisuuden ja pinnan ilmiöiden aiheuttamille signaaleille. Tämän vuoksi joitain alun perin raportoituja planetaarisia signaaleja on myöhemmin kyseenalaistettu ja osa havaituista signaaleista on osoittautunut alias- tai aktiivisuusefekteiksi.
Tähtitieteellinen merkitys
Gliese 581 on ollut yksi mielenkiintoisimmista lähitähtijärjestelmistä, koska se on suhteellisen lähellä ja sillä on useita pienikokoisia planeettoja, joiden joukossa on ehdokkaita kiviplaneetoiksi. Järjestelmän tutkimus on edistänyt ymmärrystämme pienmassaplaneettojen esiintyvyydestä M‑tähdillä, radiaalinopeusmenetelmän rajoituksista ja asuttavuuden tiedustelusta punaisilla kääpiöillä. Vaikka moni innostava tulos on osoittautunut kiistanalaiseksi, Gliese 581 jatkaa kiinnostuksen kohteena ja toimii esimerkkinä siitä, miten vaativaa eksoplaneettojen löytäminen ja vahvistaminen voi olla.
Kaiken kaikkiaan Gliese 581 on läheinen, himmeä punainen kääpiö, jonka planeettajärjestelmä on tarjonnut sekä lupaavia ehdokkaita pienikokoisiksi planeetoiksi että arvokkaita oppitunteja mittausmenetelmien tulkinnasta.
Planeetat
Vuonna 2005 tutkijat löysivät Gliese 581:tä kiertävän planeetan. Stephen Vogtin johtamat tutkijat käyttivät Doppler-spektroskopiaksi kutsuttua menetelmää löytääkseen planeetan ja joitakin tietoja planeetasta. He sanoivat, että planeetta, jonka nimi on Gliese 581b, on kooltaan lähellä Neptunusta (aurinkokuntamme kahdeksas planeetta). He havaitsivat, että 581b painaa 16,6 kertaa enemmän kuin Maa ja että sen kiertorata GL 581:n ympärillä kestää 5,366 päivää.
Tutkimuksen julkaisemisen jälkeen useammat tutkijat alkoivat etsiä muita planeettoja, jotka kiertävät Gliese 581:tä. Vuonna 2007 eräs toinen tähtitieteilijäryhmä kertoi löytäneensä kaksi muuta planeettaa. Nämä kaksi planeettaa saivat nimet 581c ja 581d. Planeetta c:n massaksi tutkijat mittasivat 5,06 kertaa Maan massan. He havaitsivat, että planeetan kiertorata kestää 12,931 päivää. Planeetta d:n massaksi he löysivät 8,3 kertaa Maan massan ja kiertoradan kestoksi 83,4 päivää.
Vuonna 2009 tähtitieteilijöiden ensimmäinen ryhmä löysi neljännen planeetan, joka sai nimekseen 581e. He mittasivat planeetan massaksi 1,94 kertaa Maan massan, ja sen radan pituudeksi mitattiin 3,149 päivää. Tähtitieteilijät tutkivat uudelleen myös planeettaa 581d ja tekivät siitä tarkempia mittauksia. He havaitsivat, että planeetan massa on 7,09 kertaa Maan massa ja että sen kiertorata kestää 66,8 päivää.
Mahdollisuus useampiin planeettoihin
Vogtin tähtitieteilijäryhmä kertoi löytäneensä kaksi muuta Gliese 581:tä kiertävää planeettaa, jotka ovat nimeltään 581f ja 581g. He julkaisivat havaintonsa vuonna 2010. Planeetta 581f:n massaksi he löysivät 7,0 Maan massaa ja kiertoradan pituudeksi 433 päivää. Toisen uuden planeetan, 581g:n, massa oli 3,1 kertaa Maan massa ja kiertorata 36,6 päivää pitkä.
Sen jälkeen kun Vogtin ryhmä julkaisi raporttinsa viidennestä ja kuudennesta planeetasta, muutamat muut tähtitieteilijät julkaisivat vastakkaisia tuloksia. Vuonna 2012 nämä muut tutkijat totesivat, että planeettoja 581f ja 581g ei todellisuudessa ole olemassa. Heidän raportissaan todettiin, että Vogtin ryhmän uudet havainnot olivat vääriä positiivisia tuloksia. He tarkastelivat alkuperäistä Doppler-spektroskopiatietoa uudelleen, eivätkä löytäneet merkkejä kahdesta uudesta planeetasta.
Vogtin ryhmä julkaisi kuitenkin vielä lisää tutkimustuloksia, jotka tukivat kahta uutta planeettaa. Myöhemmin vuonna 2012 he tutkivat uusia Doppler-spektroskopiakokeita ja löysivät vahvempia merkkejä planeetoista 581f ja 581g. He myös simuloivat kahta kiertoratamallia, joita nämä kaksi tutkijaryhmää ovat ehdottaneet. Vogtin ryhmä havaitsi, että ehdotettu neljän planeetan järjestelmä oli epävakaa, eli jos Gliese 581:tä kiertäisi vain neljä planeettaa, järjestelmä olisi hajonnut jo kauan sitten. Toisaalta he sanoivat, että järjestelmä, jossa oli kuusi planeettaa, oli paljon vakaampi.
Nykyään ei ole vieläkään päästy yksimielisyyteen siitä, onko planeettoja 581f tai 581g olemassa vai ei.
Kiertoratamallit
Gliese 581 -järjestelmän kiertoratamalleja tarkastellaan parhaillaan kahta. Kiertoratamalli on tieteellinen malli, jonka tähtitieteilijät luovat hypoteesiksi siitä, miten tähden planeetat kulkevat kiertoratojaan. Toisessa mallissa on neljä planeettaa, joilla on eksentriset kiertoradat, ja toisessa mallissa on kuusi planeettaa, joilla on pyöreät kiertoradat.
Ensimmäisessä mallissa jotkut tutkijat ehdottavat, että vain neljä planeettaa 581b, 581c, 581d ja 581e kiertävät Gliese 581:tä. Yksikään planeetta ei kierrä ympyrää. Sen sijaan niiden radat tähden ympärillä ovat ellipsejä.
Toisessa mallissa kuusi planeettaa 581b-581g kiertävät Gliese 581:tä. Tässä mallissa jokainen planeetta kiertää isäntätähteä ympyränmuotoisesti.
Komeetan vyö
Marraskuussa 2012 Euroopan avaruusjärjestön tutkijat kertoivat löytäneensä Gliese 581:n ympärillä kiertävän komeettojen vyön. Aurinkokunnassamme on samanlainen komeettojen vyö, jota kutsutaan Kuiperin vyöksi.
Habitability
Tähtitieteilijät uskovat, että Gliese 581:n asuinkelpoinen vyöhyke ulottuu noin 0,05 AU:n (astronomisten yksiköiden) etäisyydeltä tähdestä 0,24 AU:n etäisyydelle. Tämä tarkoittaa, että näiden etäisyyksien välillä kiertävillä planeetoilla voisi olla sopiva lämpötila, jotta orgaaninen elämä (elämä sellaisena kuin tunnemme sen Maassa) voisi säilyä.
Jos kuuden planeetan malli pitää paikkansa, ainakin kaksi näistä planeetoista saattaa olla asumiskelpoisia. Toisin sanoen ihmiset voisivat elää siellä. Tässä mallissa planeetta 581d kiertää Gliese 581:n asumiskelpoisen vyöhykkeen ulkoreunalla, ja planeetta 581g kiertää asumiskelpoisen vyöhykkeen keskellä. Jos 581g:n ilmakehä on samanlainen kuin Maan ilmakehä, planeetan lämpötila olisi 236-261 kelviniä (-37-12 celsiusta, -35-10 Fahrenheitia). Tämä on vain hieman alhaisempi kuin Maan lämpötila.
Vaikka näillä kahdella planeetalla saattaa olla elämän kannalta sopiva lämpötila, muut seikat voivat tehdä niiden ympäristöstä vihamielisen. Planeetta 581g saattaa olla jumissa kiertoradan resonanssissa, jossa planeetta pyörii samaa tahtia kuin se kiertää tähteä. Tämä tarkoittaisi, että planeetan toinen puoli on aina tähteä kohti, aivan kuten Kuun sama puoli on aina Maata kohti. Jos näin on, tähteä kohti oleva puoli olisi liian kuuma ihmisten elämiseen, kun taas toinen puoli olisi liian kylmä. Planeetta 581d saattaa myös olla kiinni kiertoradan resonanssissa.
Kysymyksiä ja vastauksia
Q: Mikä on Gliese 581?
V: Gliese 581 on M-luokan punainen kääpiötähti, joka on 22 valovuoden päässä Aurinkokunnasta, ja se on 89. lähimpänä Aurinkoa oleva tunnettu tähti.
K: Mitä muita nimiä Gliese 581:lle on olemassa?
V: Gliese 581 tunnetaan myös nimillä HO Librae, GL 581 tai GJ 581.
K: Ovatko tähtitieteilijät löytäneet Gliese 581:n ympärillä kiertäviä planeettoja?
V: Kyllä, tähtitieteilijät ovat löytäneet joitakin planeettoja, jotka kiertävät Gliese 581:tä.
K: Kuinka monta planeettaa tähtitieteilijät katsovat Gliese 581:n kiertävän?
V: Tähtitieteilijät ovat yhtä mieltä siitä, että neljä planeettaa kiertää Gliese 581:tä.
K: Ovatko kaikki tähtitieteilijät yhtä mieltä Gliese 581:tä kiertävien planeettojen lukumäärästä?
V: Ei, jotkut tähtitieteilijät ovat sitä mieltä, että Gliese 581:tä kiertää kaksi planeettaa enemmän.
K: Voivatko ihmiset Maassa nähdä Gliese 581:n paljain silmin?
V: Ei, ihmiset maapallolla eivät voi nähdä Gliese 581:tä paljain silmin. Tähden näennäinen magnitudi on 10,57, ja sen näkemiseen tarvitaan kaukoputki.
K: Mikä on Gliese 581:n arvioitu lämpötila?
V: Gliese 581:n arvioitu lämpötila on 3498 kelviniä (4125 celsiusta, 7457 Fahrenheitia).
Etsiä