Proxima Centauri b
 Artystyczna wizja planety (ESO/M. Kornmesser) | |
| Odkrywca | Guillem Anglada-Escudé et al. (ESO) |
|---|---|
| Data odkrycia | 2016 |
| Charakterystyka orbity (J2000) | |
| Ciało centralne | |
| Półoś wielka | |
| Mimośród | 0 +0,35−0[1] |
| Okres orbitalny | 11,186 ± 0,001[1] |
| Charakterystyka fizyczna | |
| Masa minimalna (M·sin i) | |
| Temperatura powierzchni | |
Proxima Centauri b (Proxima b) – planeta pozasłoneczna typu ziemskiego okrążająca gwiazdę Proxima Centauri. Została odkryta metodą pomiaru zmian prędkości radialnej. Jej gwiazda jest składnikiem układu potrójnego alfa Centauri, położoną najbliżej Słońca, tym samym Proxima b jest najbliższą znaną planetą pozasłoneczną.
Nazwa
Nazwa planety pochodzi od nazwy gwiazdy, którą ciało to okrąża. Mała litera „b” oznacza, że jest to pierwsza odkryta planeta okrążająca tę gwiazdę[3].
Odkrycie
W 2013 roku spektrografy HARPS (ang. High Accuracy Radial velocity Planet Searcher) i UVES (Ultraviolet and Visual Echelle Spectrograph) działające w Europejskim Obserwatorium Południowym zarejestrowały zmiany prędkości radialnej wskazujące na to, że wokół Proximy Centauri krąży planeta pozasłoneczna. Przyciąganie orbitującej planety powoduje, że gwiazda na przemian przybliża się do Ziemi i oddala, wywołując przesuwanie linii widmowych. Krótki okres obserwacji gwiazdy nie pozwolił wówczas na stwierdzenie, czy zmiany prędkości radialnej gwiazdy mają charakter okresowy i czy sygnał faktycznie pochodzi od orbitującego ciała, czy też wiąże się ze zmiennością samej gwiazdy. W celu weryfikacji tej hipotezy został powołany program Pale Red Dot[a]. Udało się potwierdzić występowanie sygnału o okresie 11,2 dnia; w połączeniu z wcześniejszymi obserwacjami stwierdzono, że sygnał ten występuje w danych zebranych na przestrzeni ostatnich 16 lat. Zjawiska takie jak plamy na gwieździe nie są tak długotrwałe, ponadto pojawiają się w okresie równym obrotowi gwiazdy wokół osi, który wynosi około 83 dni[4][5].
Charakterystyka
Masa i orbita
Masa minimalna tej planety jest równa ok. 1,3 masy Ziemi, co wskazuje, że najprawdopodobniej jest to planeta skalista. Planeta krąży w odległości zaledwie 0,05 jednostek astronomicznych od gwiazdy (7,5 miliona kilometrów) i jej okres orbitalny wynosi 11,2 ziemskiego dnia[5][6].
Gwiazda centralna
Proxima Centauri to czerwony karzeł, gwiazda znacznie słabsza i chłodniejsza od Słońca. Ma ona masę równą zaledwie 12% masy Słońca i promień równy 14% promienia Słońca. Temperatura fotosfery gwiazdy to około 3050 K[1], jej jasność to ok. 0,15% jasności Słońca. Proxima jest odległa o 15 000 au od alfy Centauri A i B, pary gwiazd podobnych do Słońca[2][7].
Zawartość metali w Proximie Centauri sugeruje, że uformowała się 10 000 lat świetlnych bliżej centrum Galaktyki, niż znajduje się obecnie. Jeśli istotnie tak było, gwiazda wraz ze swoim systemem planetarnym przebyła duży obszar Drogi Mlecznej, co mogło odgrywać istotną rolę w ewolucji planety[8].
Jasność Proximy Centauri oglądanej z powierzchni planety wynosiłaby ok. −22,45m, natomiast jasność Alfy Centauri A – ok. −6,27m.
Klimat i warunki na powierzchni
Stan obecny
Planeta otrzymuje obecnie 65–70% energii, która dociera do Ziemi, ale również 60 razy więcej wysokoenergetycznego promieniowania (dalekiego ultrafioletu i promieni rentgenowskich)[7].
Teoretycznie w zakresie temperatur spotykanych na powierzchni tej planety może istnieć woda w stanie ciekłym – planeta krąży zatem w ekosferze gwiazdy. Warunki na powierzchni zależą także od tempa rotacji planety. Jako że krąży bardzo blisko gwiazdy, doświadcza działania sił pływowych, które zwalniają obrót. Mogło dojść do pełnej synchronizacji obrotu z obiegiem – planeta zwracałaby się stale tą samą stroną do gwiazdy i ciekła woda mogłaby występować tylko po stronie oświetlonej. Jeśli jednak jej orbita jest ekscentryczna, możliwe jest także, że Proxima Centauri b znajduje się w rezonansie 3:2, podobnie jak Merkury. Wówczas woda na powierzchni może być ciekła w pasie wokół równika. Nie wiadomo czy historia planety i współczesne warunki pozwalają na istnienie życia[5][6][2][7].
Siły pływowe mogą także rozgrzewać wnętrze planety, powodując aktywność wulkaniczną lub wywołując powstanie olbrzymich fal na potencjalnych oceanach. Jest mało prawdopodobne, żeby wskutek aktywności wulkanicznej rozwinął się na niej efekt cieplarniany taki jak na Wenus[8]. Proxima Centauri to gwiazda rozbłyskowa, co może być dodatkowo niebezpieczne dla ewentualnego życia. Jeśli planeta ma dostatecznie silne pole magnetyczne, to aktywność gwiazdy nie stanowi dużego zagrożenia dla organizmów na powierzchni. Wystarczającą ochroną przed promieniowaniem byłaby też kilkumetrowej grubości warstwa wody[8].
Zmiany klimatu w przeszłości
Z powodu zmian zachodzących w gwieździe podczas jej rozwoju, przez okres 100–200 milionów lat po powstaniu do planety docierało znacznie więcej promieniowania, przez co musiała ona stracić dużą część pierwotnej atmosfery. Współcześnie panujące warunki silnie zależą od tego, jak wiele gazów zdołała zatrzymać. W przypadku utraty większości atmosfery może być obecnie sucha i pustynna[7].
Ze względu na to, jak niewiele wiadomo o tej planecie, możliwe są różne scenariusze jej rozwoju. Jeżeli Proxima b uformowała się na obecnej orbicie, mogła nie zgromadzić dużych zasobów wody. Jeśli jednak powstała na dalszej orbicie nim przemieściła się na obecną, jest bardziej prawdopodobne, że zachowała duże zasoby wody. Jeżeli rozwinął się na niej efekt cieplarniany, taki jak na Wenus, planeta mogła stracić wodę, nie utraciwszy atmosfery. Planeta mogła także powstać jako ciało podobne do Neptuna, które wskutek gwałtownej aktywności młodej gwiazdy straciło większość otoczki wodorowej. Jeżeli otoczka stanowiła 0,1–1% pierwotnej masy planety, to tracąc ją, planeta zachowałaby zasoby wody i mogłaby stać się światem przyjaznym dla życia[8].
Perspektywy obserwacyjne
Proxima Centauri b została odkryta jedynie poprzez obserwację zmian prędkości radialnej gwiazdy. Jednak jej bliskość względem Układu Słonecznego potencjalnie daje możliwość szczegółowego scharakteryzowania tego ciała, jakiej nie ma w przypadku większości planet pozasłonecznych. Bezpośrednia obserwacja w szczególności pozwoli stwierdzić, czy planeta ma atmosferę i czy na jej powierzchni występuje woda. W przyszłości może być obserwowana przez Ekstremalnie Wielki Teleskop (ELT), obecnie budowany w Chile[7]. Proxima Centauri była także obserwowana przez satelitę MOST w 2014 i 2015 roku, w zebranych danych badacze próbują znaleźć sygnał tranzytu planety przed tarczą gwiazdy. Takie odkrycie pozwoliłoby określić jej rozmiary i gęstość, a także przyniosłoby informacje o atmosferze planety[9]. Jednak według odkrywców planety, prawdopodobieństwo tranzytu wynosi tylko ok. 1,5%[2].
Galeria
Zdjęcia
Prędkość Proximy Centauri względem Ziemi mierzona spektrografem HARPS przez pierwszy kwartał 2016. Czerwone kropki wraz z czarnymi paskami błędu oznaczają punkty danych, a niebieska krzywa jest dopasowaniem tych danych. Amplituda i okres ruchu były użyte do oszacowania minimalnej masy planety. Porównanie rozmiarów kątowych Słońca, widzianego z Ziemi i Proximy Centarui, widzianej z Proximy b. Proxima Centauri jest znacznie mniejsza od Słońca, lecz Proxima b znajduje się bardzo blisko swojej gwiazdy macierzystej. 
Porównanie wielkości m.in. trzech gwiazd z układu Alpha Centauri, Słońca, Jowisza oraz kilku innych obiektów, których rozmiary kątowe zmierzono za pomocą VLT. 
Gwiazdozbiór Centaura z większością gwiazd widocznych gołym okiem w pogodną noc. Czerwony okrąg oznacza lokalizację Proximy Centauri. Ponieważ jest zbyt słaba by dostrzec ją gołym okiem; obserwacja wymaga niewielkiego teleskopu. 
Niebo południowe nad 3,6-metrowym teleskopem ESO w obserwatorium La Silla w Chile wraz ze zdjęciami gwiazd: Proxima Centauri (na dole z prawej) i układu Alfa Centauri AB (na dole z lewej), wykonanych przez Teleskop Hubble'a.
Filmy
W Laboratoire de Météorologie Dynamique za pomocą planetarnego modelu ogólnej cyrkulacji wykonano cyfrowe symulacje potencjalnych temperatur na powierzchni Proximy b. Według hipotezy, planeta posiada atmosferę podobną do ziemskiej, a także jest pokryta oceanem (przerywana linia oznacza granicę między oceanem płynnym a zamarzniętym). Stworzono dwa modele dla ruchu obrotowego planety. Planetę przedstawiono tak, jak wyglądałaby dla zewnętrznego obserwatora podczas wykonywania jednego pełnego obiegu wokół gwiazdy.
Prezentacja planety w tzw. rezonansie orbitalnym 3:2 (naturalna częstotliwość dla orbity). Prezentacja planety w tzw. rotacji synchronicznej (jak w przypadku Księżyca i Ziemi). Film, promujący odkrycie Proximy b
Uwagi
- ↑ Nazwa programu nawiązuje do określenia Pale Blue Dot („blada błękitna kropka”) autorstwa Carla Sagana, opisującego Ziemię widzianą z dalekiego kosmosu i będącego tytułem zdjęcia Ziemi spoza granic naszego układu planetarnego. Jako że Proxima Centauri jest czerwonym karłem, dla ludzkich oczu krążąca wokół niej planeta byłaby skąpana w bladoczerwonym świetle.
Przypisy
- ↑ a b c d Proxima Centauri b w serwisie The Extrasolar Planets Encyclopaedia (ang.)
- ↑ a b c d e Guillem Anglada-Escudé, et al.. A terrestrial planet candidate in a temperate orbit around Proxima Centauri. „Nature”. 536, s. 437–440, 2016-08-25. DOI: 10.1038/nature19106 (ang.). [dostęp 2016-08-24].
- ↑ Naming of exoplanets. Międzynarodowa Unia Astronomiczna. [dostęp 2016-08-29].
- ↑ Proxima b is our neighbor… better get used to it! (ang.). Pale Red Dot, 2016-08-24. [dostęp 2016-08-24].
- ↑ a b c Odkryto planetę w ekosferze wokół najbliższej gwiazdy. Europejskie Obserwatorium Południowe, 2016-08-24. [dostęp 2016-08-24].
- ↑ a b Alexandra Witze: Earth-sized planet around nearby star is astronomy dream come true (ang.). Nature, 2016-08-24. [dostęp 2016-08-24].
- ↑ a b c d e Ignasi Ribas: The habitability of Proxima Centauri b (ang. • kat. • fr. • hiszp.). [dostęp 2016-08-24].
- ↑ a b c d Rory Barnes: Opportunities and Obstacles for Life on Proxima b. Pale Red Dot, 2016-08-26. [dostęp 2016-08-31].
- ↑ Matt Williams: Who Else Is Looking For Cool Worlds Around Proxima Centauri?. Universe Today, 2016-08-31. [dostęp 2016-08-31].
Linki zewnętrzne
- Radosław Kosarzycki: Planeta skalista odkryta w ekostrefie wokół Proxima Centauri!. Puls Kosmosu, 2016-08-24. [dostęp 2016-08-29].
Media użyte na tej stronie
Autor: ESO/M. Kornmesser, Licencja: CC BY 4.0
The relative sizes of a number of objects, including the three (known) members of Alpha Centauri triple system and some other stars for which the angular sizes have also been measured with the Very Large Telescope Interferometer (VLTI) at the ESO Paranal Observatory. The Sun and planet Jupiter are also shown for comparison.
Autor: ESO/M. Kornmesser, Licencja: CC BY 4.0
A numerical simulation of possible surface temperatures on Proxima b performed with the Laboratoire de Météorologie Dynamique's Planetary Global Climate Model. Here it is hypothesised that the planet possesses an Earth-like atmosphere and that it is covered by an ocean (the dashed line is the frontier between the liquid and icy oceanic surface). Two models exist for the planet's rotation. Here the planet is in a so-called 3:2 resonance (a natural frequency for the orbit), and is seen as a distant observer would do during one full orbit.
(c) ESO/M. Kornmesser, CC BY 4.0
This artist’s impression shows a view of the surface of the planet Proxima b orbiting the red dwarf star Proxima Centauri, the closest star to the Solar System. The double star Alpha Centauri AB also appears in the image to the upper-right of Proxima itself. Proxima b is a little more massive than the Earth and orbits in the habitable zone around Proxima Centauri, where the temperature is suitable for liquid water to exist on its surface.
Autor: ESO/M. Kornmesser, Licencja: CC BY 4.0
A numerical simulation of possible surface temperatures on Proxima b performed with the Laboratoire de Météorologie Dynamique's Planetary Global Climate Model. Here it is hypothesised that the planet possesses an Earth-like atmosphere and that it is covered by an ocean (the dashed line is the frontier between the liquid and icy oceanic surface). Two models exist for the planet's rotation. Here the planet is in synchronous rotation (like the Moon around the Earth), and is seen as a distant observer would do during one full orbit.
Autor: ESO/M. Kornmesser, Licencja: CC BY 4.0
Artist's impression of the exoplanet Proxima Centauri b shown as of a arid (but not completely water-free) rocky Super-Earth. This appearance is one of several possible outcomes of current theories regarding the development of this exoplanet, while the actual look and structure of the planet is known in no ways at this time. Proxima Centauri b is the closest exoplanet to the Sun and also the closest potentially habitable exoplanet as well. It orbits Proxima Centauri, a red dwarf with a surface temperature of 3040 K (thus hotter than light bulbs and therefore whiter, as depicted here). The Alpha Centauri binary system is shown in the background.
Autor: ESO, Licencja: CC BY 4.0
This chart shows the large southern constellation of Centaurus (The Centaur) and shows most of the stars visible with the naked eye on a clear dark night. The location of the closest star to the Solar System, Proxima Centauri, is marked with a red circle. Proxima is too faint to see with the unaided eye but can be found using a small telescope.
Autor: ESO/G. Anglada-Escudé, Licencja: CC BY 4.0
This plot shows how the motion of Proxima Centauri towards and away from Earth is changing with time over the first half of 2016. Sometimes Proxima Centauri is approaching Earth at about 5 kilometres per hour — normal human walking pace — and at times receding at the same speed. This regular pattern of changing radial velocities repeats with a period of 11.2 days. Careful analysis of the resulting tiny Doppler shifts showed that they indicated the presence of a planet with a mass at least 1.3 times that of the Earth, orbiting about 7 million kilometres from Proxima Centauri — only 5% of the Earth-Sun distance.
Autor: ESO/G. Coleman, Licencja: CC BY 4.0
An angular size comparison of how Proxima will appear in the sky seen from Proxima b, compared to how the Sun appears in our sky on Earth. Proxima is much smaller than the Sun, but Proxima b lies very close to its star. Also, when viewed from a planet’s surface with atmospheric conditions similar to Earth’s surface, the star will appear considerably paler than the Sun: Proxima has a surface temperature of 3040 K, hotter than light bulbs (2300–2900 K), thus its light is white. As Proxima’s light has relatively less short-wave (blue) components, the blue sky appears darker, and therefore the white balancing in a human eye would shift the perception of the star disk less intensively towards a “golden sun”.
Autor: ESO/Konstantino Polizois/Nico Bartmann, Licencja: CC BY-SA 4.0
ESO's photographers, graphic designers and artists produce some of the world's most stunning visuals of observatories, astronomical phenomena and distant worlds. This video brings these elements together, to tell the story of Proxima b, the recently discovered Earth-like planet orbiting our nearest star. From ESO's Paranal and La Silla observatories, which made the discovery, viewers are transported to the Proxima system and the surface of the Earth-like planet found there.
Autor: ESO, Licencja: CC BY 4.0
This picture combines a view of the southern skies over the ESO 3.6-metre telescope at the La Silla Observatory in Chile with images of the stars Proxima Centauri (lower-right) and the double star Alpha Centauri AB (lower-left) from the NASA/ESA Hubble Space Telescope. Proxima Centauri is the closest star to the Solar System and is orbited by the planet Proxima b, which was discovered using the HARPS instrument on the ESO 3.6-metre telescope.