Ilustracja artysty skalistej planety wokół karła M Gliese 876. Źródło zdjęcia: NSF. Kliknij, aby powiększyć.
W gorączce lądowej znanej jako pozasłoneczne polowanie na planety najbardziej cenione nieruchomości są reklamowane jako „ziemskie”. W poniedziałek 13 czerwca naukowcy ścigali się, aby posadzić flagę na płonącym kawałku skały krążącej wokół czerwonej gwiazdy.
Ta nowo odkryta planeta ma około siedem razy masę Ziemi, a zatem najmniejszą planetę pozasłoneczną, na której orbituje główna sekwencja lub gwiazda „karłowata” (gwiazdy takie jak nasze Słońce, które spalają wodór).
Istnieją jeszcze mniejsze planety, które istnieją poza naszym Układem Słonecznym, ale mają nieszczęście okrążać pulsary, te szybko wirujące łuski umierających gwiazd. Takie planety nie są uważane za zdatne do zamieszkania ze względu na intensywne promieniowanie emitowane przez pulsary.
Planety, które mają dziesięć mas Ziemi lub mniej, są uważane za skaliste, podczas gdy bardziej masywne planety są prawdopodobnie gazowe, ponieważ ich silniejsza grawitacja oznacza, że zbierają i zatrzymują więcej gazu podczas formowania planet. Do tej pory znaleziono 155 planet pozasłonecznych, ale większość z nich ma masy, które są bardziej porównywalne do gazowego Jowisza niż skalista Ziemia (Jowisz ma masę 318 razy większą od Ziemi).
Chociaż ta nowa planeta jest reklamowana jako podobna do Ziemi ze względu na jej stosunkowo małą masę, ziemianie nie chcieliby w najbliższym czasie wynająć tam domu. Po pierwsze dom się stopił. Temperatury powierzchni szacowane dla tej planety - 200 do 400 stopni Celsjusza (400 do 750 stopni Fahrenheita) - wynikają z bliskiej odległości planety od jej gwiazdy.
Planeta znajduje się zaledwie 0,021 AU od gwiazdy Gliese 876 (1 AU to odległość między Ziemią a Słońcem) i okrąża orbitę w czasie krótszym niż dwa dni ziemskie. Najbliższa Słońcu planeta w naszym Układzie Słonecznym - płonący gorący Merkury - znajduje się prawie 20 razy dalej, krążąc wokół około 0,4 AU.
„Ponieważ planeta znajduje się na dwudniowej orbicie, jest podgrzewana do temperatur podobnych do piekarników, więc nie oczekujemy życia”, mówi członek zespołu naukowego Paul Butler z Carnegie Institution of Washington.
W naszym Układzie Słonecznym strefa mieszkalna - region umiarkowany, w którym woda może istnieć jako ciecz na powierzchni planety - wynosi w przybliżeniu od 0,95 do 1,37 AU lub między orbitami Wenus i Marsa. Gwiazda Gliese 876 jest około 600 razy jaśniejsza niż nasze Słońce, więc proponowana strefa mieszkalna jest znacznie bliżej, mniej więcej między 0,06 a 0,22 AU.
Przy 0,021 AU nowa planeta znajduje się zbyt blisko gwiazdy, aby znajdować się w strefie nadającej się do zamieszkania, a także jest poddawana większym ilościom promieniowania o wysokiej energii, takim jak światło ultrafioletowe i promieniowanie rentgenowskie. Podczas gdy czerwone karły, takie jak Gliese 876, emitują niższe poziomy UV niż gwiazdy takie jak nasze Słońce, emitują gwałtowne rozbłyski rentgenowskie.
Inną komplikacją z tak bliskiej orbity jest to, że planeta może być zablokowana pływowo, z tą samą stroną planety zawsze zwróconą w stronę gwiazdy. Jeśli nie ma znacznej atmosfery do dystrybucji ciepła, jedna strona planety zostanie rozgotowana, a druga pozostanie zimna.
Uważa się, że Gliese 876 ma około 11 miliardów lat, co czyni go ponad dwa razy starszym od naszego Słońca. Ale w pewnym sensie Gliese jest nastolatką naszego dorosłego słońca w średnim wieku. Gwiazdy klasy G, takie jak nasze Słońce, żyją około 10 miliardów lat, podczas gdy czerwone karły klasy M żyją przez 100 miliardów lat (starszych niż wiek wszechświata!).
Członek zespołu naukowego, Geoff Marcy z University of California, Berkeley, mówi, że gwiazdy M długo się ochładzają i kurczą do swojej głównej wielkości sekwencji i jasności. Mówi, że jeśli planeta migrowała do wewnątrz na swoją dzisiejszą bliską orbitę, prawdopodobnie wykonała ten ruch w ciągu pierwszych kilku milionów lat, a następnie została poddana znacznie większemu promieniowaniu niż obecnie przez setki milionów lat.
Uważa się, że Gliese 876 jest ubogi w metale (dla astronoma każdy pierwiastek cięższy niż wodór i hel jest klasyfikowany jako „metal”). Formowanie się planet może być związane z metalicznością gwiazdy, ponieważ zarówno gwiazda, jak i planety powstają z tego samego oryginalnego materiału. Oczekuje się, że skalista planeta, taka jak Ziemia, zbudowana z takich pierwiastków jak krzemiany i żelazo, będzie krążyć wokół gwiazdy bogatej w metale.
Pomimo braku metali, Gliese 876 jest systemem złożonym z wielu planet. Wiadomo, że dwie gazowe gigantyczne planety krążą wokół Gliese 876: najbardziej oddalona planeta ma prawie dwa razy większą masę od Jowisza i okrąża w odległości 0,21 AU; środkowa planeta ma około połowy masy Jowisza, krążącej wokół 0,13 AU.
„Cały układ planetarny jest swego rodzaju miniaturą naszego układu słonecznego” - mówi Marcy. „Gwiazda jest mała, orbity są małe, a bliżej jest najmniejsza z nich, podobnie jak architektura znajduje się w naszym Układzie Słonecznym, z najmniejszymi planetami krążącymi do wewnątrz gigantów”.
W naszym Układzie Słonecznym mamy znacznie więcej miejsca na łokcie. Rtęć znajduje się dalej od Słońca niż odległości wszystkich tych planet łącznie. Planety w systemie Gliese 876 są tak blisko siebie, że grawitacyjnie oddziałują na siebie. Ten rodzaj grawitacyjnego przeciągania liny był sposobem, w jaki naukowcy byli w stanie wykryć planety.
Podczas orbity planety grawitacyjnie przyciągną swoją gwiazdę z różnych stron. Naukowcy mierzą wynikające z tego przesunięcie światła gwiazd, aby określić istnienie planet krążących wokół Ziemi.
Aby dowiedzieć się więcej o najmniejszej planecie Gliese 876, naukowcy musieliby zastosować inną technikę polowania na planetę, zwaną fotometrią tranzytową. Ta metoda sprawdza, w jaki sposób światło gwiazdy wydaje się zapadać, gdy planeta przechodzi przed gwiazdą z naszego pola widzenia. Zaćmienie orbitującej planety pozwala astronomom określić masę i promień tej planety. Przypisanie tych liczb wskazuje gęstość planety, co następnie sugeruje, z czego jest wykonana planeta i czy planeta jest skalista czy gazowa.
Nie można jednak użyć fotometrii tranzytowej, aby powiedzieć nam coś o planetach krążących wokół Gliese 876, ponieważ system jest nachylony o 50 stopni z naszego punktu widzenia. Ten kąt oznacza, że planety nie blokują światła gwiazd docierającego do Ziemi.
Czerwone karły są najczęstszym typem gwiazdy w naszej galaktyce, obejmującym około 70 procent wszystkich gwiazd. Jednak spośród 150 czerwonych karłów, które badali przez lata, Marcy i Butler odkryli tylko planety krążące wokół dwóch z nich. Ponieważ większość znalezionych dotąd planet to gazowe olbrzymy, może to oznaczać, że czerwone karły są mniej skłonne do schronienia tego rodzaju światów.
Marcy mówi, że będą nadal monitorować Gliese 876 pod kątem wskazówek dotyczących czwartej lub piątej planety. „Od teraz będzie to z pewnością jedna z naszych ulubionych gwiazd”.
Wyścig do mety
Artykuł badawczy opisujący to odkrycie został przesłany do Astrophysical Journal. Naukowcy twierdzą, że otrzymali pozytywny wstępny raport sędziego i oczekują, że ich praca zostanie zaakceptowana, a następnie opublikowana za kilka miesięcy. Podczas poniedziałkowej konferencji prasowej naukowcy zostali zapytani, dlaczego zdecydowali się opublikować swoje odkrycie teraz, zanim artykuł został zaakceptowany do publikacji. Czy zrobiono to, aby pokonać innych łowców planet, którzy mogą być gorący na piętach?
Marcy odpowiedziała, że chcą zapobiec wyciekom wiadomości o ich odkryciu. „Wiedzieliśmy o tym trzy lata temu, śledziliśmy to cicho, ostrożnie, strzegąc tajemnicy, podczas gdy my podwójnie i potrójnie sprawdzaliśmy. Około miesiąc temu rozmawiałem tutaj z Michaelem Turnerem, ludźmi z NSF (National Science Foundation), i wspólnie zdecydowaliśmy, że to odkrycie było tak niezwykłe, być może to, co nazwałbyś kamieniem milowym w nauce planetarnej, że trudno sobie wyobrazić utrzymanie przykrywka na to znacznie dłużej. Zdecydowaliśmy więc, że zamiast rozlewać się do mediów i być dryblowanym, jedna gazeta dowie się o tym wcześnie i tak dalej, że lepiej byłoby szybko to ogłosić ”.
Marcy rzucił się w obronę za to, dlaczego uważał, że ich odkrycie jest prawidłowe, i szybko został poparty przez członków swojego zespołu. Dokładność ich znalezienia nie była jednak kwestionowana. Być może ich wczesne ogłoszenie, w połączeniu z potrzebą zachowania tajemnicy, jest dowodem intensywnej konkurencji, która od samego początku zaznaczyła polowanie na planety.
Pierwsze odkrycie planety pozasłonecznej zostało ogłoszone 5 października 1995 r. Przez Michela Mayora i Didiera Queloza z Obserwatorium w Genewie, a Marcy i Butler potwierdzili obserwacje w następnym tygodniu. Ostatni przykład konkursu na zdobycie „pierwszych” planet pozasłonecznych miał miejsce latem ubiegłego roku, kiedy 25 sierpnia 2004 r. Burmistrz Nuno Santos i jego koledzy ogłosili odkrycie pierwszej pozasłonecznej planety o masie Neptuna - wówczas najmniejszej pozasłonecznej planeta znana z orbitowania gwiazdy podobnej do Słońca. Ogłoszenie to nastąpiło niecały tydzień przed ogłoszeniem dwóch innych odkryć planety mas Neptuna przez Marcy i Butlera.
Burmistrz i jego koledzy również studiowali Gliese 876. Na konferencji astronomicznej w czerwcu 1998 r. Burmistrz i Marcy niezależnie ogłosili wykrycie masywnego gazowego giganta krążącego wokół tej gwiazdy. Marcy i Butler jako pierwsi kontynuowali to odkrycie, ogłaszając odkrycie drugiej gazowej gigantycznej planety gwiazdy w 2001 roku.
Misja Keplera, która ma się rozpocząć w czerwcu 2008 roku, będzie szukać planet ziemnych krążących w odległych gwiazdach. Misja definiuje planetę wielkości Ziemi jako między 0,5 a 2,0 masami Ziemi lub między 0,8 a 1,3 średnicy Ziemi. Planety o masie od 2 do 10 mas Ziemi, takie jak planeta ogłoszona w poniedziałek, są zdefiniowane jako duże planety lądowe.
Oryginalne źródło: NASA Astrobiology
