Gliese 581: lähedane punane kääbustäht ja selle planeedisüsteem
Gliese 581 on M-klassi punane kääbustäht, mis ei ole Maast kaugel. See asub Päikesesüsteemist umbes 20,3 valgusaasta (≈ 6,3 parsek) kaugusel, mistõttu kuulub see Päikesele lähimate teadaolevate tähtede hulka. Tähe teisi nimesid on HO Librae, GL 581 ja GJ 581.
Tähe omadused
Gliese 581 on jahe, väike peateljest tähe tüüpi objekt (sageli määratletud kui M3V). Raadius ja mass on sellel ligikaudu 0,29–0,31 korda Päikese omast — ehk umbes kolmandik Päikese raadiusest ja massist. Tema hinnanguline temperatuur on umbes 3498 kelvini, mis on ligikaudu 3225 °Celsiuse ja 5837 °Fahrenheiti). Gliese 581 heledus on väga väike — umbes 0,012 korda Päikese heledusest — mistõttu tähe pindkiirused ja sisemised tingimused erinevad oluliselt Päikesest.
Planeedisüsteem
Astronoomid on avastanud mitu planeeti, mis tiirlevad ümber Gliese 581. Tõestatud on mitu madala massiga eksoplaneeti (tavaliselt tähistatud tähtkaastete süsteemis tähtede järgselt tähe ümber ringi käivate nimedega b, c, d, e). Enimaktsepteeritud seisukoht on, et vähemalt neli planeeti on kinnitatud; lisaks on välja pakutud veel kaks objekti, mille olemasolu on seni vastuoluline ja osaliselt vaidlustatud andmetöötluse ja müra (stellaarsed aktiivsuse) tõttu. Mõned varasemad teated — näiteks planeet nimega "g", mis pidi paiknema elamiskõlblikus tsoonis — on hiljem osutunud ebatõenäoliseks või jäänud kinnitamata.
Need planeedid kuuluvad üldjuhul kategooriasse "super-Maa" või "mini-Neptuun" (vastavalt minimaalsele massile ja tiirlemisperioodile). Mõned varasemad hinnangud viitasid, et üks või kaks planeeti võivad paikneda tähe elamiskõlblikus tsoonis (kus vedel vesi võiks pinnal püsida), kuid asjaolu määravad planeedi atmosfäär, ekstsentrilisus ja tugimehhanismid — mistõttu habitabiilsuse küsimus on keeruline ja sageli vastuoluline.
Avastamine ja meetodid
Gliese 581 planeetide avastused tehti peamiselt doppleri‑spektri meetodil (radiaalikiiruse mõõtmised), kasutades väga tundlikke spektrograafe (nt HARPS ja teised instrumendid). Radiaalikiiruse meetod mõõdab tähe liikumist planeedi gravitatsioonilise mõju tõttu ja võimaldab hinnata planeedi minimaalset massi ning tiirlemisperioodi. Mitmete uuringute ja kordusvaatluste tulemusena on mõned väidetud signaalid kinnitust leidnud, teised aga osutunud müra või tähe aktiivsuse leevenduseks.
Eluvõimalused ja teaduslik huvi
Gliese 581 süsteem on olnud teadlaste ja meedia huviorbiidis just seetõttu, et ligikaudu madal-massiline punane kääbus ja tema planeedid pakkusid võimalust leida Maa-suuruseid või pisut suuremaid planeete elamiskõlblikus tsoonis. Kuigi varasemad optimistlikud hinnangud (nt planeet "g") tekitasid palju tähelepanu, näitavad hilisemad analüüsid, et kindlaid järeldusi elulisuse kohta ei saa teha ilma täpsemate mõõtmiste ja atmosfäärimõõtmisteta.
Kust ja kuidas Gliese 581 näha
Maa pealt asub Gliese 581 tähtkujus Kaalud ja tema näiline heledus on ligikaudu 10,57. See tähendab, et tavaline inimene peab Gliese 581 teleskoopi, sest täht ei ole palja silmaga nähtav — selle näitaja jääb palju nõrgemaks kui inimeste tajutav piir (~6. suurusjärk). Väiksemaid amatöörteleskoope ja CCD‑kaameraid kasutades on võimalik Gliese 581‑d sihtida ning professionaalsed teleskoobid on andnud suurema detailiga radiaalikiiruse‑ja spektroskoopilisi andmeid planeetide uurimiseks.
Kokkuvõttes on Gliese 581 täht ja tema planeedisüsteem olulised uurimisobjektid eksoplaneetide ja elamiskõlblikkuse küsimuste valdkonnas: tegemist on lähedase, hästi jälgitava punase kääbusega, mille ümber tiirlevad mitmed madala massiga planeedid, ent mitmed väidetavad avastused vajavad täiendavat kinnitust.
Planeedid
2005. aastal leidsid teadlased planeedi, mis tiirleb ümber Gliese 581. Teadlased, keda juhtis Stephen Vogt, kasutasid planeedi leidmiseks Doppleri spektroskoopia meetodit ja mõningaid fakte planeedi kohta. Nad ütlesid, et planeet, mille nimi on Gliese 581b, on suuruselt lähedane Neptuuni (meie päikesesüsteemi kaheksanda planeedi) suurusele. Nad leidsid, et 581b kaalub 16,6 korda rohkem kui Maa ja et tema orbiit ümber GL 581 kestab 5,366 päeva.
Pärast selle uuringu avaldamist hakkasid rohkem teadlasi otsima teisi planeete, mis tiirlevad ümber Gliese 581. 2007. aastal teatas teine astronoomide rühm, et nad leidsid veel kaks planeeti. Need kaks planeeti said nimed 581c ja 581d. Planeedi c puhul mõõtsid teadlased 5,06-kordse massi võrreldes Maa massiga. Nad leidsid, et planeedi orbiit kestab 12,931 päeva. Planeedi d puhul leidsid nad, et selle mass on 8,3 korda suurem kui Maa mass ja orbiidi pikkus on 83,4 päeva.
2009. aastal leidis esimene astronoomide rühm neljanda planeedi, mis sai nimeks 581e. Nad mõõtsid planeedi massi 1,94 korda suuremaks kui Maa mass ja planeedi orbiidi pikkuseks 3,149 päeva. Astronoomid uurisid uuesti ka planeeti 581d ja tegid selle planeedi kohta täpsemaid mõõtmisi. Nad leidsid, et selle planeedi mass on 7,09 korda suurem kui Maa mass ja et selle orbiit kestab 66,8 päeva.
Võimalus rohkemate planeetide tekkimiseks
Vogti astronoomide rühm teatas, et nad on leidnud veel kaks Gliese 581 ümber tiirlevat planeeti, mille nimed on 581f ja 581g. Nad avaldasid oma leiud 2010. aastal. Planeedi 581f puhul leidsid nad, et selle mass on 7,0 Maa massi ja orbiidi pikkus 433 päeva. Teise uue planeedi 581g puhul mõõtis töörühm 3,1 korda suurema massi kui Maa ja 36,6 päeva pikkuse orbiidi.
Pärast seda, kui Vogti rühm avaldas oma aruande viienda ja kuuenda planeedi kohta, avaldasid mõned teised astronoomid vastupidiseid tulemusi. Need teised teadlased väitsid 2012. aastal, et planeedid 581f ja 581g tegelikult ei eksisteeri. Nende aruandes öeldi, et Vogti rühma uued leiud on valepositiivsed. Nad vaatasid algseid Doppler-spektroskoopia andmeid uuesti ja ei leidnud mingeid märke kahest uuest planeedist.
Kuid Vogti rühm avaldas veel rohkem uuringuid, mis toetasid kahte uut planeeti. Hiljem, 2012. aastal, uurisid nad uusi Doppleri spektroskoopia katseid ja leidsid tugevamaid märke planeetidest 581f ja 581g. Nad simuleerisid ka kahe teadlasrühma pakutud kahe orbiidimudeli. Vogti rühm leidis, et nelja planeediga kavandatud süsteem oli ebastabiilne, mis tähendab, et kui Gliese 581 ümber oleks tiirelnud vaid neli planeeti, oleks süsteem juba ammu purunenud. Teisalt ütlesid nad, et kuue planeediga süsteem oli palju stabiilsem.
Tänaseni ei ole veel üksmeelt, kas planeedid 581f või 581g on olemas või mitte.
Orbiidimudelid
Praegu kaalutakse Gliese 581 süsteemi jaoks kahte orbiidimudelit. Orbiidimudel on teaduslik mudel, mille astronoomid loovad hüpoteesina selle kohta, kuidas tähe planeedid läbivad oma orbiiti. Ühes on neli eksentrilise orbiidiga planeeti ja teises kuus ringikujulise orbiidiga planeeti.
Esimese mudeli kohaselt pakuvad mõned teadlased välja, et Gliese 581b, 581c, 581d ja 581e tiirlevad ümber Gliese 581 ainult neli planeeti. Ükski planeetidest ei tiirle ringikujuliselt. Selle asemel on nende teekonnad ümber tähe ellipsikujulised.
Teises mudelis tiirlevad kuus planeeti 581b kuni 581g ümber Gliese 581. Siin on igal planeedil ringikujuline orbiit ümber peremeestaeva.
Komeediavöö
2012. aasta novembris teatasid Euroopa Kosmoseagentuuri teadlased, et nad leidsid Gliese 581 ümber tiirlevate komeetide vööndi. Meie Päikesesüsteemis on sarnane komeedivöö, mida nimetatakse Kuiperi vööks.
Elamiskõlblikkus
Astronoomid arvavad, et Gliese 581 elamiskõlblik tsoon ulatub umbes 0,05 AU (astronoomilised ühikud) kuni 0,24 AU kaugusele tähest. See tähendab, et nende vahemaade vahel tiirlevad planeedid võiksid olla õige temperatuuriga, et orgaaniline elu (elu, nagu me seda Maal tunneme) saaks ellu jääda.
Kui kuue planeedi mudel on õige, siis vähemalt kaks planeeti võivad olla elamiskõlblikud. Teisisõnu, inimesed võiksid seal elada. Selle mudeli kohaselt tiirleb planeet 581d Gliese 581 elamiskõlbliku tsooni välisservas ja planeet 581g tiirleb elamiskõlbliku tsooni keskel. Kui 581g atmosfäär on sarnane Maa atmosfäärile, oleks planeedi temperatuur vahemikus 236-261 kelvini (-37 ja -12 Celsiuse, -35 ja 10 Fahrenheiti). See on vaid veidi madalam kui Maa temperatuur.
Kuigi neil kahel planeedil võib olla elu jaoks õige temperatuur, võivad muud asjaolud muuta nende keskkonna vaenulikuks. Planeet 581g võib olla takerdunud orbiidi resonantsi, kus planeet pöörleb sama kiirusega, millega ta tiirleb ümber tähe. See tähendaks, et planeedi üks külg on alati suunatud tähe poole, nii nagu Kuu sama külg on alati suunatud Maa poole. Kui see on nii, siis oleks tähe poole jääv külg liiga kuum, et inimesed saaksid seal elada, samas kui teine külg oleks liiga külm. Planeet 581d võib olla sattunud ka orbiidi resonantsi.
Küsimused ja vastused
K: Mis on Gliese 581?
V: Gliese 581 on M-klassi punane kääbustäht, mis asub Päikesesüsteemist 22 valgusaasta kaugusel ja on 89. lähim teadaolev täht Päikesele.
K: Millised on Gliese 581 teised nimed?
V: Gliese 581 on tuntud ka kui HO Librae, GL 581 või GJ 581.
K: Kas astronoomid on avastanud Gliese 581 ümber tiirlevaid planeete?
V: Jah, astronoomid on avastanud mõned planeedid, mis tiirlevad ümber Gliese 581.
K: Mitu planeeti on astronoomide arvates Gliese 581 ümber tiirlevad?
V: Astronoomid on ühel meelel, et Gliese 581 ümber tiirleb neli planeeti.
K: Kas kõik astronoomid on ühel meelel selles, mitu planeeti tiirleb ümber Gliese 581?
V: Ei, mõned astronoomid arvavad, et Gliese 581 ümber tiirleb veel kaks planeeti.
K: Kas inimesed Maal näevad Gliese 581 palja silmaga?
V: Ei, inimesed Maal ei näe Gliese 581 palja silmaga. Tähe näiline heledus on 10,57 ja selle nägemiseks on vaja teleskoopi.
K: Milline on Gliese 581 hinnanguline temperatuur?
V: Gliese 581 hinnanguline temperatuur on 3498 kelvini (4125 Celsiuse, 7457 Fahrenheiti).
