Proxima Centauri b - Proxima Centauri b

Proxima Centauri b
Umělecký dojem z Proximy Centauri b hypoteticky zobrazen jako vyprahlá skalnatá super-země.jpg
Umělecké pojetí Proximy Centauri b jako skalní exoplanety, v pozadí Proxima Centauri a binární systém Alpha Centauri . Skutečný vzhled planety není znám.
Objev
Objevil Anglada-Escudé a kol.
Discovery site Evropská jižní observatoř
Datum objevu 24. srpna 2016
Dopplerova spektroskopie
Orbitální charakteristiky
0,0485+0,0041
−0,0051
AU
Excentricita 0,124+0,070
-0,068
11,18427+0,00066
−0,00070
d
310 ± 50
Semi-amplituda 1,38 ± 0,21
Hvězda Proxima Centauri
Fyzikální vlastnosti
Střední poloměr
1.301,20
-0,62
R
Hmotnost 1,60+0,46
−0,36
M
Teplota T eq : 234 K (-39 ° C; -38 ° F)

Proxima Centauri b (nazývané také Proxima b nebo Alpha Centauri Cb ) je exoplaneta obíhající v obyvatelné zóně na červené trpasličí hvězdy Proxima Centauri , který je nejbližší hvězda ke Slunci a část trojité hvězdné soustavy . To je přibližně 1,28 parsecs nebo 4,2 světelných let (4.0 × 10 13  km) od Země v souhvězdí Kentaura , dělat to a Proxima c s nejbližšími známými exoplanet do sluneční soustavy .

Proxima Centauri b obíhá kolem hvězdy ve vzdálenosti zhruba 0,05 AU (7 500 000 km; 4 600 000 mi) s oběžnou dobou přibližně 11,2 pozemských dní a má odhadovanou hmotnost nejméně 1,2krát větší než Země. Je vystaven hvězdnému tlaku větru, který je více než 2 000krát vyšší než tlak Země na slunci , a jeho obyvatelnost ještě nebyla definitivně stanovena.

Objev planety byl oznámen v srpnu 2016. Bylo zjištěno pomocí metody radiální rychlosti , kdy periodické dopplerovské posuny spektrálních čar mateřské hvězdy naznačují obíhající objekt. Z těchto údajů se radiální rychlost mateřské hvězdy vzhledem k Zemi mění s amplitudou asi 1,4 metru (4,5 stopy) za sekundu. Podle Guillema Anglady ‐ Escudé (španělského astronoma) blízkost planety k Zemi nabízí příležitost pro robotický průzkum vesmíru s projektem Starshot nebo přinejmenším „v příštích stoletích“.

Bez známého orbitálního sklonu není přesná hmotnost Proxima Centauri b známa. Pokud je jeho oběžná dráha téměř na hraně, měla by hmotnost 1,173 ± 0,086  M ( hmotnosti Země ). Statisticky existuje zhruba 90% šance, že jeho hmotnost je menší než 2,77  M .

V květnu 2019 dokument představující nedávná data Spitzerova vesmírného teleskopu dospěl k závěru, že Proxima Centauri b nepropustila své slunce ve srovnání se Zemí, a předchozí detekce tranzitu připisuje korelovanému šumu.

Fyzikální vlastnosti

Hmotnost, poloměr a teplota

Zdánlivý sklon oběžné dráhy Proxima Centauri b nebyl dosud změřen. Minimální hmotnost Proxima b je 1,17  M , což by skutečná hmotnost, pokud jeho orbita byla pozorována zboku ze Země. Jakmile je znám její orbitální sklon, bude hmotnost vypočítatelná. Více nakloněné orientace znamenají vyšší hmotnost, přičemž 90% možných orientací naznačuje hmotnost pod 2,77  M . Pokud oběžná dráha Proxima Centauri B je v jedné rovině s tím kandidátního exoplaneta Proxima Centauri C, odhady jehož opravdová hmota byla nedávno vypočteny s použitím různých kombinací svých spektroskopických orbitální parametry, Gaia DR2 správné pohybu anomálie a astrometrických měření, pak platí hmotnost Proxima b lze odhadnout. Například dokument z roku 2020 publikovaný Taskerem a Laneuvillem a kol. odhady1,60+0,46
−0,36
Masy Země. Byly navrženy další možné hodnoty, včetně dalšího příspěvku Kervella et al. odhadnuto2.1+1,9 -
0,6
Zemské hmoty a další od Benedicta a kol. odhadnuto3,0 ± 0,3 hmotnosti Země jako skutečné hodnoty hmotnosti pro Proxima b.

Odhaduje se, že přesný poloměr planety je o něco větší než poloměr Země, ale přesný stupeň není zcela znám, ačkoli nedávné odhady naznačují kolem 1,3  R . Pokud má skalnaté složení a hustotu stejnou jako Země, je její poloměr menší. Mohl by být větší, pokud má nižší hustotu než Země, nebo hmotnost vyšší než minimální hmotnost. Jako mnoho planet o velikosti super Země může mít Proxima Centauri b ledové složení jako Neptun se silnou obklopující atmosférou vodíku a hélia ; tato pravděpodobnost byla vypočtena jako větší než 10%. Na základě nedávné modelované hmotnosti a poloměru se to však zdá nepravděpodobné.

Planeta má rovnovážnou teplotu 234 K (−39 ° C; −38 ° F), o něco chladnější než 255 K Země (−18 ° C; −1 ° F). Přesnou povrchovou teplotu planety nelze v současné době určit, protože mnoho faktorů ovlivňujících určování teploty není známo. Tyto faktory by zahrnovaly, zda má atmosféru nebo přílivové topení.

Hostující hvězda

Planeta obíhá kolem červeného trpaslíka typu M jménem Proxima Centauri . Hvězda má hmotnost 0,12  M a poloměr 0,14  R . Má povrchovou teplotu 3042 K   a je 4,85 miliardy let stará. Pro srovnání, Slunce je staré 4,6 miliardy let a má povrchovou teplotu 5778 K. Proxima Centauri se otáčí zhruba každých 83 dní a má svítivost asi 0,0015  l . Stejně jako dvě větší hvězdy v trojhvězdném systému je i Proxima Centauri ve srovnání se Sluncem bohatá na kovy, což se u hvězd s nízkou hmotností, jako je Proxima, běžně nevyskytuje. Jeho kovovost ([Fe/H]) je 0,21 nebo 1,62násobek množství nalezeného v atmosféře Slunce.

Přestože je Proxima Centauri nejbližší hvězdou ke Slunci, není pro Zemi pouhým okem viditelná, protože má nízkou svítivost (průměrná zdánlivá velikost 11,13).

Proxima Centauri je hvězda vzplanutí . To znamená, že dochází k příležitostnému dramatickému zvýšení jasu a emisí vysokých energií kvůli magnetické aktivitě, která by vytvořila velké sluneční bouře. Dne 18. března 2016 byl pozorován superplach s energií 10 26,5 joulů . Světlice z března 2016 dosáhla asi 68krát vyšší úrovně než obvykle, tedy o něco jasnější než Slunce. Odhaduje se, že ozařování povrchu je stonásobek toho, co je zapotřebí k usmrcení dokonce i mikroorganismů odolných vůči UV záření. Na základě rychlosti pozorovaných vzplanutí by během několika stovek tisíc let došlo k celkovému úbytku ozónu v atmosféře podobné Zemi.

Obíhat

Proxima Centauri b obíhá kolem své hostitelské hvězdy každých 11,186 dnů ve vzdálenosti hlavní poloosy přibližně 0,05 astronomických jednotek (7 000 000 km; 5 000 000 mi), což znamená, že vzdálenost mezi exoplanetou a hostitelskou hvězdou je jedna dvacátina vzdálenosti od Země ke Slunci. Srovnatelně má Merkur , nejbližší planeta ke Slunci, vzdálenost hlavní poloosy 0,39 AU. Proxima Centauri b přijímá asi 65% množství radiačního toku od své hostitelské hvězdy, kterou Země přijímá od Slunce - pro srovnání, Mars dostává asi 43%. Většina radiačního toku z Proxima Centauri je v infračerveném spektru . Ve viditelném spektru exoplaneta přijímá pouze ~ 3% PAR (400–700 nm) ozáření Země - pro srovnání, Jupiter dostává 3,7% a Saturn 1,1%. - takže se obvykle nikde na povrchu Proxima Centauri b nedostane mnohem jasněji než za soumraku . Maximální osvětlení horizontální země soumrakem při východu slunce je asi 400 luxů, zatímco osvětlení Proximy b je asi 2700 luxů s tichou Proximou. Proxima má také světlice. Nejjasnější světlice pozorovaná do roku 2016 zvýšila vizuální jas Proximy asi 8krát, což by byla velká změna oproti předchozí úrovni, ale při přibližně 17% osvětlení Země, ne příliš silné sluneční světlo. Proxima Centauri b však kvůli své těsné oběžné dráze dostává asi 400krát více rentgenového záření než Země.

Obyvatelnost

Umělecké pojetí povrchu Proxima Centauri b. Alpha Centauri binární systém může být viděn v pozadí, se v pravé horní části Proxima.

Obyvatelnost z Proxima Centauri B nebyla stanovena, ale planeta je předmětem hvězdným větrem tlaky více než 2.000 časů těch, které zažili Zemí ze slunečního větru. Bez magnetického pole by toto záření a hvězdné větry pravděpodobně odfoukly jakoukoli atmosféru a zanechaly by podpovrch jako jediné potenciálně obyvatelné místo na této planetě.

Exoplaneta obíhá v obyvatelné zóně Proxima Centauri, v oblasti, kde se správnými planetárními podmínkami a atmosférickými vlastnostmi může na povrchu planety existovat kapalná voda. Hostitelská hvězda, která má asi osminu hmotnosti Slunce , má obyvatelnou zónu mezi 0,0423–0,0816 AU . V říjnu 2016 vědci z francouzského výzkumného ústavu CNRS uvedli, že existuje velká šance, že planeta bude skrývat povrchové oceány a mít řídkou atmosféru. Pokud však planeta nepřechází před svou hvězdou z pohledu Země, je obtížné tyto hypotézy testovat.

Přílivové efekty a hvězdné světlice

Přestože je Proxima Centauri b v obyvatelné zóně, obyvatelnost planety byla zpochybňována kvůli několika potenciálně nebezpečným fyzickým podmínkám. Exoplaneta je dostatečně blízko své hostitelské hvězdě, že by mohla být přílivově uzamčena . V tomto případě je možné, že jakékoli obyvatelné oblasti by mohly být omezeny na hraniční oblast mezi oběma krajními stranami, obecně označovanou jako terminátorová linie , protože pouze zde mohou být teploty vhodné pro existenci kapalné vody. Pokud je orbitální excentricita planety 0, mohlo by to mít za následek synchronní rotaci , přičemž jedna horká strana trvale směřuje ke hvězdě, zatímco opačná strana je ve stálé tmě a mrazivém chladu. Orbitální excentricita Proxima Centauri b však není s jistotou známa, pouze to, že je pod 0,35-potenciálně dostatečně vysoká na to, aby měla významnou šanci být zachycena do rezonance 3: 2 na oběžné dráze podobné té z Merkuru , kde Proxima b by se otáčelo kolem své osy přibližně každých 7,5 pozemských dní, přičemž mezi jedním a druhým východem slunce uplyne asi 22,4 pozemských dní. Jsou možné i rezonance až 2: 1. Dalším problémem je, že světlice uvolněné Proximou Centauri mohly narušit atmosféru exoplanety. Pokud by však měla Proxima b silné magnetické pole, aktivita vzplanutí její mateřské hvězdy by nebyla problémem. Nedávné důkazy navíc naznačují, že největší světlice malých hvězd - například červení trpaslíci - se primárně vyskytují ve vysokých hvězdných šířkách. Pokud je oběžná dráha Proximy B blízko rovníkové, může být méně ovlivněna zábleskovou aktivitou, než se dříve předpokládalo.

Možnosti klimatu a atmosféry

Pokud je přítomna voda a atmosféra, vznikne mnohem pohostinnější prostředí. Za předpokladu atmosférického tlaku N 2 1 bar a ∼ 0,01 baru CO 2 ve světě zahrnujícím oceány s průměrnými teplotami podobnými těm na Zemi, široký rovníkový pás (nesynchronní rotace) nebo většina sluncem osvětlené strany ( synchronní rotace), bude trvale bez ledu. Velká část planety může být obyvatelná, pokud má atmosféru dostatečně silnou na to, aby přenášela teplo na stranu odvrácenou od hvězdy. Pokud má atmosféru, simulace naznačují, že planeta mohla ztratit přibližně tolik, kolik vody má Země v důsledku časného ozáření v prvních 100–200 milionech let po vzniku planety. Kapalná voda může být přítomna pouze v nejslunnějších oblastech povrchu planety v bazénech buď v oblasti na polokouli planety obrácené ke hvězdě, nebo - je -li planeta v rezonanční rotaci 3: 2 - denně v rovníkovém pásu. Celkově vzato, astrofyzici považují schopnost Proxima Centauri b zadržet vodu z jejího vzniku za nejdůležitější bod při hodnocení současné obyvatelnosti planety. Planeta může být v dosahu dalekohledů a technik, které by mohly odhalit více o jejím složení a atmosféře, pokud nějakou má.

Pokud je přítomna atmosféra, záření delší vlnové délky od mateřské hvězdy červeného trpaslíka znamená, že bude ovlivněno počasí. Tvorba mraků na denní straně planety bude ve srovnání se Zemí (nebo Venuší) inhibována, což povede k jasnější obloze.

Pohled z Proxima Centauri b

Při pohledu na oblohu kolem Orionu z Alpha Centauri se Siriem poblíž Betelgeuse , Procyonem v Blížencích a Sluncem mezi Perseem a Cassiopeií generovaným Celestií

Při pohledu z blízkosti systému Alpha Centauri by obloha vypadala podobně jako pro pozorovatele na Zemi, kromě toho, že Centaurovi by chyběla nejjasnější hvězda. Slunce by bylo žlutou hvězdou o zjevné velikosti +0,5 ve východní Cassiopeii , v protipodálním bodě současného pravého vzestupu a deklinace Alpha Centauri , v 02 h 39 m 35 s +60 ° 50 ′ (2000). Toto místo se nachází v blízkosti hvězdy 3,4 magnitudy ε Cassiopeiae . Kvůli umístění Slunce by mezihvězdný nebo mimozemský pozorovatel zjistil, že \/\/Cassiopeia se stal/////tvarem téměř před mlhovinou Srdce v Cassiopeii. Sirius leží méně než jeden stupeň od Betelgeuse v jinak neupraveném Orionu a s velikostí -1,2 je o něco slabší než ze Země, ale stále je nejjasnější hvězdou na obloze Alfa Centauri. Procyon je posunut do středu Gemini , outshining Pollux , vzhledem k tomu, jak Vega a Altair jsou posunuty vzhledem k severozápad Deneb (který sotva se pohybuje vzhledem ke své velké vzdálenosti) a poskytly letní trojúhelník více rovnostranný vzhled.

Z Proxima Centauri b by Alpha Centauri AB vypadala jako dvě blízké jasné hvězdy s kombinovanou zdánlivou velikostí -6,8. V závislosti na orbitální poloze dvojhvězdy by se jasné hvězdy zdály viditelně dělitelné pouhým okem, nebo příležitostně, ale krátce, jako jedna nevyřešená hvězda. Na základě vypočtených absolutních veličin by zdánlivé velikosti Alpha Centauri A a B byly −6,5, respektive −5,2.

Formace

Je nepravděpodobné, že by se Proxima Centauri b původně vytvořila na své současné oběžné dráze, protože diskové modely pro malé hvězdy, jako je Proxima Centauri, by v době jejich vzniku obsahovaly méně než jednu hmotnost Země  M hmoty v rámci centrální AU. To znamená, že buď Proxima Centauri b byla vytvořena jinde způsobem, který ještě bude určen, nebo je třeba revidovat současné diskové modely pro formování hvězd.

Objev

Rychlost Proxima Centauri směrem k Zemi a od Země měřená spektrografem HARPS během prvních tří měsíců roku 2016. Červené symboly s černými chybovými pruhy představují datové body a modrá křivka odpovídá datům. Amplituda a perioda pohybu byly použity k odhadu minimální hmotnosti planety.

První náznaky exoplanety našel v roce 2013 Mikko Tuomi z University of Hertfordshire z archivních dat pozorování. Pro potvrzení možného objevu, tým astronomů spustila projekt Pale Red Dot v lednu 2016. Dne 24. srpna 2016, tým 31 vědců z celého světa, v čele s Guillem Anglada-Escudé z Queen Mary University of London , potvrdil, existence Proxima Centauri b prostřednictvím jejich výzkumu, publikovaného v recenzovaném článku v Nature .

Měření byla provedena pomocí dvou spektrografů, HARPS na dalekohledu ESO 3,6 m na observatoři La Silla a UVES na 8metrovém dalekohledu Very Large Telescope . Špičková radiální rychlost hostitelské hvězdy v kombinaci s oběžnou dobou umožnila vypočítat minimální hmotnost exoplanety. Šance na falešně pozitivní detekci je menší než jeden z deseti milionů.

Pozorovací komplikace hvězdy mají tendenci naznačovat další, nikoli zanedbatelné velikosti, obíhající planety. Při objevování této planety byla zaznamenána další super-Země ; jeho přítomnost by destabilizovala oběžnou dráhu Proxima Centauri b. V roce 2019 byla objevena jedna velmi velká super Země, známá jako Proxima Centauri c -obíhá ve vzdálenosti 1,5 AU, což je příliš daleko na to, aby se dalo na druhé planetě vůbec výrazně tahat.

Data společnosti ESPRESSO vylučují další společníky s hmotností nad 0,6  M v obdobích kratších než 50 dnů. Bylo zjištěno, že potenciální společník, Proxima Centauri d , při 0,29  M má oběžnou dráhu kolem 5,15 dne. Vyžaduje další studium, potvrzení jeho existence a identifikaci jeho orbitálních vlastností.

Budoucí pozorování

Very Large Telescope a hvězdný systém Alpha Centauri .

Jak 2016, nedostatek přesvědčivých důkazů pro tranzity kombinující fotometrii MOST a HATSouth dává Proxima Centauri b jen 1,5 procentní šanci být tranzitující planetou. Tento nedostatek tranzitních událostí znamená, že pro další studium planety budou pravděpodobně nutné alternativní metody. Například může být možné zobrazit Proxima b a sondovat jakoukoli atmosféru na známky kyslíku, vodní páry a metanu kombinací ESPRESSO a SPHERE na VLT . Podobně může být nadcházející vesmírný teleskop Jamese Webba schopen detekovat přítomnost a částečně charakterizovat atmosféru pomocí pozorování křivek tepelné fáze. Schopnost určit složky jakékoli nalezené atmosféry by mohly mít i další budoucí dalekohledy (jako je Extremely Large Telescope , Giant Magellan Telescope a Thirty Meter Telescope ).

Objev Proximy b byl významný pro Breakthrough Starshot , což je důkaz koncepčního projektu, jehož cílem je poslat flotilu miniaturních sond do systému Alpha Centauri . Projekt je veden výzkumnou společností Breakthrough Initiatives a plánuje vyvinout a vypustit flotilu miniaturních bezpilotních kosmických lodí StarChips , které by mohly cestovat až 20% rychlosti světla a do systému by dorazily zhruba za 20 let s oznámením Země o něco více než 4 roky později.

2069 Alpha Centauri mise

V roce 2017 zahájily iniciativy Breakthrough Initiatives a Evropská jižní observatoř (ESO) spolupráci s cílem umožnit a realizovat hledání obyvatelných planet v blízkém hvězdném systému Alpha Centauri. Dohoda zahrnuje iniciativy Breakthrough Initiatives poskytující finanční prostředky na upgrade nástroje VISIR ( V LT I mager a S pectrometer pro střední I nfra r ed) na dalekohledu ESO Very Large Telescope (VLT) v Chile.

Schémata

Videa

Viz také

Poznámky

Reference

Další čtení

externí odkazy

Souřadnice : Mapa oblohy 14 h 29 m 42,9487 s , −62 ° 40 ′ 46,141 ″