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Gliese 581c

Coordenadas : 15 h 19 m 26 s , −07° 43′ 20″ (based on selected hypothetical [[:File:Exoplanet Comparison Gliese 581 c.png#Summary|modeled compositions]]){{efn|The estimated rang...

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Gliese 581c ( / ˈ ɡ l iː z ə / ; Gl 581c o GJ 581c ) es un exoplaneta que orbita dentro del sistema Gliese 581. Es el segundo planeta descubierto en el sistema y el tercero en orden desde la estrella . Con una masa de aproximadamente 6,8 veces la de la Tierra , se clasifica como una supertierra (una categoría de planetas con masas mayores que la de la Tierra, hasta diez veces la masa de la Tierra).

En el momento de su descubrimiento en 2007, Gliese 581c despertó el interés de los astrónomos porque se informó que era el primer planeta potencialmente similar a la Tierra en la zona habitable de su estrella, con una temperatura adecuada para la existencia de agua líquida en su superficie y, por extensión, potencialmente capaz de albergar formas de vida extremófilas similares a la Tierra. Sin embargo, investigaciones posteriores pusieron en duda la habitabilidad del planeta . Según modelos más recientes de la zona habitable, es probable que el planeta sea demasiado caliente para ser potencialmente habitable. [ 4 ] [ 3 ]

En términos astronómicos, el sistema Gliese 581 se encuentra relativamente cerca de la Tierra, a 20,55 años luz (194 billones de kilómetros; 121 billones de millas) en dirección a la constelación de Libra . Esta distancia, junto con las coordenadas de declinación y ascensión recta , permiten determinar su ubicación exacta en la Vía Láctea .  

Descubrimiento

El equipo publicó un artículo con sus hallazgos el 27 de abril de 2007 en la revista Astronomy & Astrophysics de julio de 2007. [ 1 ] En el momento del descubrimiento, se informó que era el primer planeta potencialmente similar a la Tierra en la zona habitable de su estrella [ 5 ] [ 6 ] y el exoplaneta más pequeño conocido alrededor de una estrella de la secuencia principal , pero el 21 de abril de 2009, se anunció otro planeta que orbita Gliese 581, Gliese 581e , con una masa aproximada de 1,9 masas terrestres . En el artículo, también anunciaron el descubrimiento de otro planeta en el sistema, Gliese 581d , con una masa mínima de 7,7 masas terrestres y un semieje mayor de 0,25 unidades astronómicas . [ 7 ] [ 3 ]

Características físicas

Masa

La existencia de Gliese 581c y su masa se han medido mediante el método de velocidad radial para la detección de exoplanetas . La masa de un planeta se calcula a partir de los pequeños movimientos periódicos alrededor de un centro de masa común entre la estrella anfitriona Gliese 581 y sus planetas. Cuando todos los planetas se ajustan a una solución kepleriana , la masa mínima del planeta se determina en 5,5 masas terrestres. [ 3 ] El método de velocidad radial no puede determinar por sí solo la masa real, pero esta no puede ser mucho mayor que esta, ya que el sistema sería dinámicamente inestable. [ 1 ] Las simulaciones dinámicas del sistema Gliese 581 que suponen que las órbitas de los planetas son coplanares indican que los planetas no pueden superar aproximadamente entre 1,6 y 2 veces sus masas mínimas, o el sistema planetario sería inestable (esto se debe principalmente a la interacción entre los planetas e y b). Para Gliese 581c, el límite superior es de 10,4 masas terrestres. [ 7 ]

Un estudio de 2024 determinó la inclinación del planeta, lo que permitió determinar su masa real, que es aproximadamente un 30 % mayor que la masa mínima, alrededor de 6,8 masas terrestres . [ 2 ]

Radio

Dado que Gliese 581c no ha sido detectado en tránsito, no existen mediciones de su radio. Además, el método de velocidad radial utilizado para detectarlo solo establece un límite inferior para la masa del planeta, lo que significa que los modelos teóricos de radio y estructura planetaria tienen una utilidad limitada. Sin embargo, suponiendo una orientación aleatoria de la órbita del planeta, es probable que su masa real sea cercana a la masa mínima medida.

Suponiendo que la masa real sea la masa mínima, el radio puede calcularse utilizando varios modelos. Por ejemplo, si Gliese 581c es un planeta rocoso con un gran núcleo de hierro, debería tener un radio aproximadamente un 50 % mayor que el de la Tierra, según el equipo de Udry. [ 1 ] [ 8 ] La gravedad en la superficie de dicho planeta sería aproximadamente 2,24 veces más fuerte que en la Tierra. Sin embargo, si Gliese 581c es un planeta helado y/o acuático , su radio sería menor que 2 veces el de la Tierra, incluso con una hidrosfera exterior muy grande , según los modelos de densidad compilados por Diana Valencia y su equipo para Gliese 876 d . [ 9 ] La gravedad en la superficie de dicho planeta helado y/o acuático sería al menos 1,25 veces más fuerte que en la Tierra. Afirman que el valor real del radio puede estar entre los dos extremos calculados por los modelos de densidad descritos anteriormente. [ 10 ]

Las opiniones de otros científicos difieren. Sara Seager del MIT ha especulado que Gliese 581c y otros planetas con cinco masas terrestres podrían ser: [ 11 ]

Si el planeta transita la estrella vista desde la dirección de la Tierra, el radio debería ser medible, aunque con cierta incertidumbre. Desafortunadamente, las mediciones realizadas con el telescopio espacial MOST, construido en Canadá , indican que no se producen tránsitos. [ 12 ]

La nueva investigación sugiere que es improbable que los centros rocosos de las supertierras evolucionen hacia planetas rocosos terrestres como los planetas interiores del Sistema Solar, ya que parecen conservar sus grandes atmósferas. En lugar de evolucionar hacia un planeta compuesto principalmente de roca con una atmósfera delgada, el pequeño núcleo rocoso permanece envuelto por su gran envoltura rica en hidrógeno. [ 13 ] [ 14 ]

Órbita

Las órbitas del sistema Gliese 581 , según el modelo de cuatro planetas de 2009. En la imagen, Gliese 581c es el tercer planeta desde la estrella.

Gliese 581c tiene un período orbital ("año") de 13 días terrestres [ 15 ] y su radio orbital es solo alrededor del 7% del de la Tierra, unos 11 millones de km, [ 16 ] mientras que la Tierra está a 150 millones de km del Sol . [ 17 ] Dado que la estrella anfitriona es más pequeña y fría que el Sol —y por lo tanto menos luminosa— esta distancia sitúa al planeta en el borde "cálido" de la zona habitable alrededor de la estrella según el equipo de Udry. [ 1 ] [ 8 ] Cabe señalar que en astrofísica, la "zona habitable" se define como el rango de distancias de la estrella en el que un planeta podría albergar agua líquida en su superficie: no debe interpretarse como que el entorno del planeta sería adecuado para los humanos, una situación que requiere un rango de parámetros más restrictivo. En cualquier caso, según modelos más recientes de la zona habitable, es probable que el planeta sea demasiado caliente para ser potencialmente habitable. [ 4 ] [ 3 ]

Un radio típico para una estrella M0 de la edad y metalicidad de Gliese 581 es de 0,00128 UA, [ 18 ] frente a los 0,00465 UA del Sol. Esta proximidad significa que la estrella primaria debería parecer 3,75 veces más ancha y 14 veces más grande en área para un observador en la superficie del planeta que mira al cielo que el Sol visto desde la superficie de la Tierra.

Esclusa de marea

Debido a su pequeña separación de Gliese 581, se ha considerado generalmente que el planeta siempre tiene un hemisferio mirando hacia la estrella (solo día) y el otro siempre mirando en dirección opuesta (solo noche), o en otras palabras, está en rotación síncrona . [ 19 ] [ 20 ] El ajuste orbital más reciente al sistema, tomando en cuenta la actividad estelar, indica una órbita casi circular, [ 2 ] pero ajustes anteriores usaban una excentricidad entre 0,10 y 0,22. Si la órbita del planeta fuera excéntrica, sufriría una violenta flexión síncrona. [ 21 ] Debido a que las fuerzas síncronas son más fuertes cuando el planeta está cerca de la estrella, se espera que los planetas excéntricos tengan un período de rotación más corto que su período orbital, también llamado pseudosincronización. [ 22 ] Un ejemplo de este efecto se observa en Mercurio , que está en rotación síncrona en una resonancia 3:2, completando tres rotaciones cada dos órbitas. En cualquier caso, incluso en el caso de un acoplamiento de marea 1:1, el planeta sufriría libración y el terminador se iluminaría y oscurecería alternativamente durante la libración. [ 23 ]

Los modelos de la evolución de la órbita del planeta a lo largo del tiempo sugieren que el calentamiento resultante de este acoplamiento de mareas podría desempeñar un papel importante en la geología del planeta. Los modelos propuestos por los científicos predicen que el calentamiento por mareas podría generar un flujo de calor superficial aproximadamente tres veces mayor que el de Io , la luna de Júpiter , lo que podría dar lugar a una importante actividad geológica, como volcanes y tectónica de placas. [ 24 ]

Habitabilidad y clima

El estudio de Gliese 581c realizado por el equipo de von Bloh et al. se cita como concluyente: "La supertierra Gl 581c está claramente fuera de la zona habitable, ya que está demasiado cerca de la estrella". [ 4 ] El estudio de Selsis et al. afirma que "un planeta en la zona habitable no es necesariamente habitable" en sí mismo, y este planeta "está fuera de lo que se puede considerar la zona habitable conservadora" de la estrella madre, y además que si había agua allí, se perdió cuando la enana roja era un fuerte emisor de rayos X y EUV, podría tener temperaturas superficiales que oscilan entre 700 y 1000 K (427 y 727 °C ) , como Venus hoy. [ 25 ] Las especulaciones sobre la temperatura realizadas por otros científicos se basaron en la temperatura de (y el calor de) la estrella madre Gliese 581 y se calcularon sin tener en cuenta el margen de error (96 °C/K) para la temperatura de la estrella de 3432 K a 3528 K, lo que da lugar a un amplio rango de irradiancia para el planeta, incluso antes de considerar la excentricidad. [ 26 ]   

Temperaturas efectivas

Utilizando la luminosidad estelar medida de Gliese 581 de 0,013 veces la del Sol, es posible calcular la temperatura efectiva de Gliese 581c , también conocida como temperatura de cuerpo negro , que probablemente difiere de su temperatura superficial . Según el equipo de Udry, la temperatura efectiva para Gliese 581c, asumiendo un albedo (reflectividad) como el de Venus (0,64), sería de −3 °C (27 °F ) , y asumiendo un albedo similar al de la Tierra (0,296), sería de 40 °C (104 °F) , [ 1 ] [ 15 ] un rango de temperaturas que se superpone con el rango en el que el agua sería líquida a una presión de 1 atmósfera . Sin embargo, la temperatura efectiva y la temperatura superficial real pueden ser muy diferentes debido a las propiedades de efecto invernadero de la atmósfera planetaria. Por ejemplo, Venus tiene una temperatura efectiva de −41 °C (−42 °F) , pero una temperatura superficial de 464 °C (867 °F) (debido principalmente a una atmósfera de dióxido de carbono al 96,5 % ), una diferencia de aproximadamente 505 °C (910 °F) . [ 27 ]          

Estudios de habitabilidad (es decir, agua líquida para formas de vida extremófilas ) [ 28 ] concluyen que Gliese 581c probablemente sufra un efecto invernadero descontrolado similar al encontrado en Venus y, como tal, es muy improbable que sea habitable. Sin embargo, este efecto invernadero descontrolado podría prevenirse con la presencia de una cobertura de nubes reflectante suficiente en el lado diurno del planeta. [ 29 ] Alternativamente, si la superficie estuviera cubierta de hielo, tendría un alto albedo (reflectividad) y, por lo tanto, podría reflejar suficiente luz solar incidente de vuelta al espacio como para hacer que el planeta sea demasiado frío para la habitabilidad, aunque se espera que esta situación sea muy inestable excepto para albedos muy altos mayores a aproximadamente 0,95 (es decir, hielo): la liberación de dióxido de carbono por actividad volcánica o de vapor de agua debido al calentamiento en el punto subestelar desencadenaría un efecto invernadero descontrolado. [ 30 ]

agua líquida

Es probable que Gliese 581c se encuentre fuera de la zona habitable . [ 4 ] [ 31 ] No se ha encontrado evidencia directa de la presencia de agua , y probablemente no esté presente en estado líquido. Técnicas como la utilizada para medir el planeta extrasolar HD 209458 b podrían usarse en el futuro para determinar la presencia de agua en forma de vapor en la atmósfera del planeta , pero solo en el raro caso de un planeta con una órbita alineada de tal manera que transite su estrella, lo cual no se sabe que ocurra con Gliese 581c. [ 12 ]

Modelos con rotación sincrónica

Los modelos teóricos predicen que los compuestos volátiles como el agua y el dióxido de carbono , de estar presentes, podrían evaporarse en el calor abrasador del lado expuesto al sol, migrar al lado nocturno más frío y condensarse para formar casquetes polares . Con el tiempo, toda la atmósfera podría congelarse formando casquetes polares en el lado nocturno del planeta. Sin embargo, se desconoce si el agua y/o el dióxido de carbono están presentes en la superficie de Gliese 581c. Alternativamente, una atmósfera lo suficientemente grande como para ser estable distribuiría el calor de manera más uniforme, permitiendo una mayor área habitable en la superficie. [ 32 ] Por ejemplo, aunque Venus tiene una pequeña inclinación axial, muy poca luz solar llega a la superficie en los polos. Una velocidad de rotación lenta, aproximadamente 117 veces más lenta que la de la Tierra, produce días y noches prolongados. A pesar de la distribución desigual de la luz solar que incide sobre Venus en un momento dado, las áreas polares y el lado nocturno de Venus se mantienen casi tan calientes como el lado diurno gracias a los vientos que circulan globalmente. [ 33 ]

Un mensaje de la Tierra

Un Mensaje de 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 seleccionados mediante un concurso en la red social Bebo . El mensaje se envió utilizando el telescopio radar RT-70 de la Agencia Espacial Estatal de Ucrania . La señal llegará al planeta Gliese 581c a principios de 2029. [ 34 ] Más de medio millón de personas, incluyendo celebridades y políticos, participaron en el proyecto AMFE, que fue la primera cápsula del tiempo digital del mundo cuyo contenido fue seleccionado por el público. [ 35 ] [ 36 ]

La cantante estonia Laura Põldvere canta poéticamente sobre el "hermoso planeta lejano" en su canción 581c . [ 37 ]

Véase también

Notas

  1. ↑ El rango estimado de tamaños en esta imagen de 2009 se basa en la masa mínima del planeta. Dado que ahora se sabe que la masa real es algo mayor, es probable que los tamaños estén subestimados, especialmente si el planeta tiene una atmósfera de hidrógeno.

Referencias

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Lecturas adicionales

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Medios de comunicación no informativos

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  • Gliese 581 - La "Enana Roja" y sus implicaciones para su planeta "similar a la Tierra" Gliese 581c Archivado el 5 de diciembre de 2010 en Wayback Machine