グリーゼ 581

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グリーゼ 581
グリーゼ581は天秤座に位置している。
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グリーゼ 581
てんびん座のグリーゼ581の位置
観測データエポックJ2000.0      エキノックスJ2000.0
星座天秤座[ 1 ]
赤経15時間19分26.82694秒[ 2 ]
赤緯−07° 43′ 20.1895″ [ 2 ]
見かけの等級 （V）10.56から10.58 [注1 ]
特徴
進化段階主系列
スペクトル型M3V [ 5 ]
B−V色指数1.61 [ 6 ]
変数型BY Dra [ 7 ] [注 2 ]
天体測量
視線速度（R v）−9.75 ± 0.16 [ 2 ] km/s
固有運動（μ）ラ： −1 221 .278(37)マス/年[ 2 ] 12 月: −97.229(27)マス/年[ 2 ]
視差（π）158.7183 ± 0.0301  mas [ 2 ]
距離20.549 ± 0.004 光年 (6.300 ± 0.001  pc )
絶対等級 （M V）11.6 [ 11 ]
詳細
質量0.295 ± 0.010 [ 12 ]  M ☉
半径0.302 ± 0.005 [ 12 ]  R ☉
光度（ボロメトリック）0.012 365 (68) [ 12 ]  L ☉
明度（視覚、L V）0.002 [注 3 ]  L ☉
表面重力（log  g）4.97 ± 0.11 [ 12 ]  cgs
温度3,500 ± 26 [ 12 ]  K
金属量[Fe/H]−0.08 ± 0.07 [ 12 ] デックス
回転132.5 ± 6.3日[ 13 ]または148.1 ± 0.9日[ 14 ]
回転速度（v  sin  i）<2.0 [ 12 ]  km/s
年9.5 ± 1.5 [ 14 ]  Gyr
その他の指定
HO Lib , BD −07 4003 , GJ 581 , HIP 74995 , LFT 1195 , LHS 394 , LPM 564 , LTT 6112 , NLTT 39886 , Wolf 562 , TIC 36853511 , TYC 5594-1093-1 [ 6 ]
データベース参照
シンバッドスター
e
b
c
d
f (アーティファクト)
グラム
太陽系外惑星アーカイブデータ

グリーゼ581（/ ˈɡl iːzə /）は、スペクトル型M3Vの赤色矮星で、地球から20.5光年（6.3パーセク）離れたてんびん座の方向に位置する惑星系を主星としている。推定質量は太陽の約3分の1で、太陽に101番目に近い既知の恒星系である。[ 15 ]グリーゼ581は、最も古く、活動が最も少ないM型矮星の一つである。恒星活動が低いため、惑星系が十分な大気を保持する可能性が高く、恒星フレアによる不活性化の影響も軽減されている。[ 16 ]

観測の歴史

グリーゼ581は、少なくとも1886年から知られており、エドゥアルト・シェーンフェルトの『南部教会礼拝』（SD） （ボンナー教会礼拝の第4部）に収録されている。対応する番号はBD-7 4003である。[ 17 ]

特徴

太陽（左）とグリーゼ581（右）の大きさ
スター

グリーゼ581という名前は、1957年のグリーゼ近傍星カタログの調査で地球から20パーセク以内にある965個の恒星が挙げられたカタログ番号に由来する。この恒星の他の名前には、BD-07° 4003（BDカタログ、最初に公開されたもの）やHO Librae（変光星の指定）などがある。シリウスやプロキオンのような個別の名前はない。[ 6 ]この恒星はスペクトル型M3Vの赤色矮星で、地球から20.5光年離れている。てんびん座で最も明るい恒星であるベータてんびん座の約2度北に位置している。質量は太陽の約3分の1と推定されており、褐色矮星を含む既知の恒星系の中で太陽に101番目に近い恒星系である。 [ 15 ]

グリーゼ581のようなM型矮星は太陽よりもはるかに質量が小さいため、星の中心部における水素の核融合反応の速度は著しく低い。見かけの等級と距離から、天文学者は実効温度を3200 K、視光度を太陽の0.2%と推定している。 [ 18 ]しかし、グリーゼ581のような赤色矮星は主に近赤外線で放射し、ピーク放射の波長は約830 nm（ウィーンの変位法則を用いて推定。この法則では、星は黒体として放射すると仮定している）であるため、このような推定では星全体の光度を過小評価することになる。[ 5 ]（比較のために、太陽のピーク放射はおよそ 530 nm で、スペクトルの可視光線部分の真ん中です。）全スペクトルの放射（人間の目に見える部分だけでなく）を考慮すると、いわゆるボロメトリック補正により、この恒星のボロメトリック光度は太陽の全光度の 1.2%になります。[ 19 ]惑星は、地球と同等のエネルギーを受け取るためには、この恒星にずっと近い位置にある必要があります。恒星の周りの空間で、惑星が地球とほぼ同じエネルギーを受け取る領域は、「ゴルディロックスゾーン」、またはもっと平凡に言えば、生命居住可能領域と呼ばれることがあります。このような領域の範囲は固定されておらず、各惑星系ごとに大きく異なります。[ 20 ]グリーゼ 581 は非常に古い恒星です。その遅い自転のために非常に不活発であり、ほとんどの赤色矮星よりも居住可能な惑星を持つのに適しています。[ 16 ]

グリーゼ581はBYドラコニズム型変光星に分類され、HOてんびん座変光星の名称が与えられています。この星は、恒星の自転と黒点の存在により、恒星の明るさが変化します。しかし、測定された明るさは誤差範囲内であり、もしこれが事実であれば、長期的な変化である可能性が高いと考えられます。[ 5 ]明るさは1%で安定しています。[ 21 ]グリーゼ581はX線を放射します。[ 22 ]

惑星系

グリーゼ581惑星系[ 23 ] [ 12 ]
コンパニオン（星順）質量半径（AU）軌道周期（日）偏心傾斜半径
e2.48+0.70 −0.42 M 🜨0.027 99 ± 0.00033.1481 ± 0.00040.012+0.015 −0.00847+15 −13°—
b20.5+6.2 −3.5 M 🜨0.0399 ± 0.00055.3686 ± 0.00010.0342+0.009 −0.01047+15 −13°—
c6.81+0.21 −1.16 M 🜨0.0718+0.0008 −0.000912.9211+0.0008 −0.00070.032+0.027 −0.02147+15 −13°—
デブリディスク25 ± 12 AU–>60 AU30°～70 °—

グリーゼ581惑星系は、恒星グリーゼ581とその周りを回る天体からなる、重力的に束縛された系です。この系は、視線速度法を用いて発見された少なくとも3つの惑星と、デブリ円盤から構成されることが知られています。この系が注目されるのは、主に2008年から2010年にかけて、初期の太陽系外惑星学において、ハビタブルゾーン内を周回する地球型惑星の可能性があると発見されたことと、系が太陽系から20光年と比較的近いことからです。しかし、その観測の歴史は誤検出のために物議を醸しており、視線速度法では、惑星の軌道と質量以外の情報はほとんど得られません。

確認された惑星は、ほぼ円軌道で恒星の近傍に位置すると考えられています。恒星からの距離順に、グリーゼ581e、グリーゼ581b、グリーゼ581cとなります。アルファベットは発見順を表し、bは恒星の周りで最初に発見された惑星です。

観察履歴

恒星を周回する惑星として最初に発表されたのは、スイスのジュネーブ天文台とフランスのグルノーブル大学の天文学者らが発見したグリーゼ581bである。2005年8月にESO/ HARPS分光計からの膨大なデータを使用して検出され、赤色矮星の周りで発見された5番目の惑星となった。[ 5 ]同じグループによるさらなる観測の結果、さらに2つの惑星、グリーゼ581cとグリーゼ581dが検出された。[ 18 ] [ 24 ] [ 25 ]グリーゼ581dの公転周期は当初83日と考えられていたが、後に67日という低い値に修正された。[ 26 ]修正された軌道距離ではグリーゼ581dはハビタブルゾーンの外側の限界に位置付けられる。ハビタブルゾーンとは、好ましい大気条件を前提とすれば、惑星の表面に液体の水が存在できると考えられる距離である。グリーゼ581dは、地球が太陽から受ける光の強度の約30%を受け取ると推定されています。比較すると、火星の太陽光の強度は地球の約40%ですが、惑星の大気中に高濃度の二酸化炭素が存在する場合、温室効果により気温は氷点以上を維持する可能性があります。[ 27 ]

次の発見は、やはりジュネーブ天文台がHARPS装置のデータを使用して発見した内惑星グリーゼ581eで、2009年4月21日に発表されました。 [ 26 ]この惑星は、最小で地球の1.9倍の質量を持ち、当時、主系列星の周りで確認された最も質量の小さい太陽系外惑星でした。[ 25 ]

2010年9月29日、ケック天文台の天文学者たちは、HARPSとHIRESの観測機器から得たデータセットを組み合わせた分析に基づき、ほぼ円軌道にある2つの追加の惑星、グリーゼ581fとグリーゼ581gを提案した。提案された惑星グリーゼ581fは、公転周期433日の7地球質量の惑星で、液体の水を維持するには寒すぎると考えられていた。候補惑星グリーゼ581gはより注目を集めた。発見者の1人によってザルミナの世界というニックネームが付けられた[ 28 ]グリーゼ581gの予測質量は3地球質量から4地球質量で、公転周期は37日である。軌道距離は恒星の居住可能領域内に十分収まると計算されたが、惑星は潮汐固定され、惑星の片側が常に恒星に面していると予想された。[ 28 ] [ 29 ]国立科学財団のリサ・ジョイ・ズゴルスキー氏とのインタビューで、スティーブン・ヴォクト氏はグリーゼ581gに生命が存在する可能性についてどう思うかと尋ねられた。ヴォクト氏は楽観的な見方を示した。「私は生物学者ではありませんし、テレビで生物学者を演じたいとも思っていません。個人的には、生命がどこにでも存在し、繁栄できる場所であればどこでも繁栄しようとする傾向を考えると、この惑星に生命が存在する可能性は100%だと言えるでしょう。私はそれにほとんど疑いを持っていません。」[ 30 ]

グリーゼ 581fとグリーゼ 581gの発見が発表されてから 2 週間後、ジュネーブ天文台の天文学者フランチェスコ・ペペは、6 年半にわたってHARPS分光器で行われた 179 回の測定の新しい分析で、惑星gも惑星fも検出されなかったと報告しました[ 31 ] [ 32 ]。また、関連する測定は、査読付きジャーナルにはまだ掲載されていませんが、arXiv プレプリントサーバーにアップロードされた論文に含まれています。[ 33 ]グリーゼ 581f が存在しないことは比較的早く受け入れられました。グリーゼ 581f の発見につながった視線速度の変化は、公転惑星ではなく、恒星の活動サイクルに関連していることが示されたからです。[ 34 ]それにもかかわらず、惑星gの存在は議論の的となっている。ヴォクトはメディアでこの発見を支持[ 35 ] [ 36 ]すると回答し、この効果が離心率の高い軌道ではなく円軌道の仮定によるものなのか[ 37 ]、あるいは使用された統計的手法によるものなのかという疑問が生じた[ 38 ] 。

ベイズ分析では、HIRES/HARPSデータセットの組み合わせで5番目の惑星信号の明確な証拠は見つかりませんでしたが[ 39 ] [ 40 ]、他の研究では、外惑星グリーゼ581dとの最初の偏心調和の結果としてパラメータに大きな退化があるにもかかわらず、データは惑星gの存在を支持するという結論に至りました[ 41 ] 。

2012年11月27日、欧州宇宙機関（ESA）は、ハーシェル宇宙望遠鏡が「25±12 AUから60 AU以上」の彗星帯を発見したと発表した。 [ 23 ]この彗星帯には太陽系の彗星の「少なくとも10倍」の数が存在しているはずである。このことから、0.75 AUを超える土星質量の惑星は存在しない可能性が高い。 [ 42 ]しかし、彗星帯の太陽系を補充し続けるためには、さらに遠くにある（未発見の）惑星、例えば5 AUの海王星質量の惑星が必要になるかもしれない。[ 23 ]

ロマン・バルエフは、データ内に存在するノイズが相関している（白色ノイズではなく赤色ノイズ）という仮定を用いて、惑星 g の存在だけでなく、グリーゼ 581d の存在にも疑問を投げかけ、存在する惑星は 3 つ（グリーゼ 581b、c、e）しかないと示唆した。[ 43 ] [ 44 ]この結果は 2014 年の研究によってさらに裏付けられ、著者らはグリーゼ 581dは「恒星活動によるアーティファクトであり、不完全な補正によって惑星gの誤検出を引き起こす」と主張した。[ 45 ] [ 46 ]この研究の方法論に疑問を呈する回答が発表されたが、[ 47 ] [ 48 ] [ 49 ]その後の視線速度データの研究では、グリーゼ581dに対応する信号は惑星ではなく恒星起源であることが確認されているが、[ 50 ] [ 51 ] [ 52 ] [ 53 ]いくつかの論争は残っている。[ 54 ]

2024年の研究では、三惑星系の証拠が確認されただけでなく、惑星の軌道傾斜角も決定されました。これにより、惑星の真の質量が決定されました。これまでは最小質量しか分かっていませんでした。惑星の真の質量は、最小質量よりも約30%大きいです。[ 12 ]

惑星

グリーゼ581惑星系の軌道。2009年の研究で4つの惑星モデル（e、b、c、d）が提唱されている。[ 26 ]写真では、グリーゼ581cは恒星から3番目の惑星である。

視線速度データの解析により、この系の軌道配置に関するいくつかのモデルが作成された。利用可能な視線速度データに対応するために、3惑星、4惑星、5惑星、6惑星モデルが提案されているが、現在は3惑星モデル（e、b、c）がコンセンサスとなっている。[ 45 ] [ 52 ] [ 12 ] [ 55 ]ただし、これらのモデルのほとんどは、内側の惑星が円軌道で近いのに対し、外側の惑星、特にグリーゼ581d（もし存在するとすれば）は、より楕円軌道上にあると予測している。

グリーゼ581のハビタブルゾーンのモデルによると、その範囲は約0.1 AUから0.25 AUに広がっている。確認されている3つの惑星はハビタブルゾーンの内縁よりも恒星に近い軌道を周回しているが、惑星gとdはハビタブルゾーン内を周回していたと考えられる。[ 45 ]

グリーゼ 581e

グリーゼ581eは最も内側の惑星であり、質量は地球の2.5倍で、3つの中で最も質量が小さい。[ 12 ] 2009年に発見され、この系で確認された惑星の中で最も新しいものでもある。[ 26 ]公転周期は3.15日である。初期の解析では、この惑星の軌道は楕円軌道であると示唆されていたが、恒星活動を考慮した視線速度測定値の補正後、データは円軌道を示している。[ 45 ]

グリーゼ 581b

グリーゼ581bは、グリーゼ581を周回する惑星の中で最も質量が大きく、最初に発見された惑星である。[ 5 ]質量は地球の約20倍で、5.37日で一周する。[ 12 ]

グリーゼ 581c

グリーゼ581cは、グリーゼ581を周回する3番目の惑星である。2007年4月に発見された。[ 18 ] 2007年の論文で、Udryらは、もしグリーゼ581cが地球型の組成であれば、その半径は1.5R🜨となり、当時「既知の太陽系外惑星の中で最も地球に似ている」と主張した。[ 18 ]地球から見ると、この惑星は主星を通過しないため、半径を直接測定することはできない。この惑星の質量は地球の6.8倍である。[ 12 ]当初、この惑星は生命が存在できる可能性があるとして注目を集めたが、その後、この説は否定されている。[ 56 ]黒体の平均表面温度は、-3 °C（金星のようなアルベド）から40 °C（地球のようなアルベド）の間であると推定されていますが、[ 18 ]金星に似た暴走温室効果により、温度ははるかに高くなる可能性があります（約500℃）。[ 56 ] [ 57 ]この系は惑星移動を経験し、グリーゼ581cは凍結線を超えて、ガニメデのような氷の天体と同様の組成で形成された可能性があるという仮説があります。グリーゼ581cは、わずか13日弱で完全に軌道を周回します。[ 18 ]

疑わしい惑星と反証された惑星

グリーゼ 581g

グリーゼ581gは、非公式にはザーミナの世界として知られており[ 28 ] 、グリーゼ581を周回する候補惑星であったが、その存在は最終的に否定された[ 45 ] 。この惑星は、0.146 AUの距離を36.6日周期で周回すると考えられており、居住可能領域内にあり、最小質量は3.1  M 🜨 . [ 28 ]

グリーゼ 581d

グリーゼ581dは、グリーゼ581を周回する可能性のある太陽系外惑星の候補であるが、グリーゼ581はしばしば激しい論争の的となっている。 [ 45 ] [ 46 ] [ 48 ]多くの研究で、恒星活動に起因する誤検出であると主張されてきた。[ 50 ] [ 13 ] [ 51 ] [ 52 ] [ 53 ] [ 12 ]惑星の最小質量は6.98  M🜨で、地球のような構成を仮定すると、その半径は（惑星が存在すると仮定すると）2.2  R🜨の公転周期は66 .87日、軌道長半径は0.21847 AU、軌道離心率は無制限と考えられています。これまでの解析では、この惑星（もし存在するとすれば）は恒星のハビタブルゾーン内を公転しており、生命が存在するのにちょうど良い温度であることが示唆されています。[ 58 ] [ 56 ] [ 57 ]

グリーゼ 581f

グリーゼ581fはグリーゼ581を周回する候補惑星であったが[ 28 ] 、その存在は最終的に否定された[ 34 ] 。0.758 AUの距離を433日周期で周回し、最小質量は7.0  M 🜨 . [ 28 ]

地球外知的生命体探査

グリーゼ581系は、地球外生命体探査（ SETI）とアクティブSETIの両方のターゲットとなっています。地球からのメッセージ（AMFE）は、2008年10月9日にグリーゼ581cに向けて送信された高出力デジタル無線信号です。この信号は、ソーシャルネットワーキングサイトBeboのコンテストで選ばれた501のメッセージを収録したデジタルタイムカプセルです。このメッセージは、ウクライナ国立宇宙機関のエフパトリアRT-70電波望遠鏡レーダー望遠鏡を使用して送信されました。この信号は2029年初頭にグリーゼ581に到達する予定です。[ 59 ]

ラグビール・バサルは光学SETIを用いて、2008年にグリーゼ581系の方向から説明のつかない光のパルスを検出したと主張した。[ 60 ]

2012年、パースのカーティン大学にある国際電波天文学研究センターは、オーストラリア全土の3つの電波望遠鏡施設と超長基線干渉計技術を使用して、オーストラリア長基線干渉計によってグリーゼ581を正確にターゲットにしましたが、候補信号は見つかりませんでした。[ 61 ]

デブリディスク

太陽系の外縁には、太陽系よりも多くの彗星を含む巨大なデブリ円盤があります。デブリ円盤の傾斜角は30度から70度です。[ 23 ]惑星軌道が同一平面上にある場合、その質量は最小質量値の1.1倍から2倍の範囲になります。[注4 ]これは、2024年の研究によって裏付けられており、惑星軌道の傾斜角は約47度であることが示されています。[ 12 ]

参照

注記

  1. ^グリーゼ581は、変光星総合カタログにおいてBYドラコニス変光星に分類されている。 [ 3 ]このカタログでは、最大等級は10.56等級、最小等級は10.58等級と、比較的低い20 mmag（0.020等級）の変光を示している。 [ 4 ]詳細なデータについては、データの説明と「GCVS Vols I-IIIとNL 67-78を組み合わせた表（座標の改善版、変光星総合カタログ）」を参照。スターンバーグ天文研究所。 2017年6月20日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2009年4月27日閲覧。
  2. ^ 1994年、エドワード・ワイスは、グリーゼ581は、彼が数年にわたって研究した43個の矮小M型星の半数と同様に、長期変動を示すと結論付けました（1137ページの図1では、グリーゼ581の等級は1982年には10.58等級、1985年から1990年までは10.57等級から10.56等級でした）。 [ 8 ]ボンフィルスは2005年に、グリーゼ581は「変光星（HO Lib）に分類されているが、その変動（ワイス 1994）はわずかである。もし実際に存在するとすれば、数年単位のタイムスケールで、短期変動は最大で約0.006等級である」と述べています。 [ 9 ] MOSTによる測定では、数週間にわたって約5 mmag（0.5%）の短期変動が見られました。 [ 10 ]
  3. ^グリーゼ581の絶対等級と太陽の絶対等級、視感度は から計算できます。
  4. ^視線速度法では、真の質量と軌道傾斜角の正弦（ m  sin  iと表記）の積である最小質量を決定することができる。一般に、軌道傾斜角は未知である。したがって、与えられた軌道傾斜角に対して、真の質量は最小質量に1/sin  iを乗じた値となる。

参考文献

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