グリーゼ 581g

グリーゼ 581g

グリーゼ 581g と地球および海王星のサイズ比較(選択された仮想モデル構成 に基づく)
発見
発見者	スティーブン・S・ヴォクト他[1]
発見場所	ケック天文台、ハワイ[2] [3] [4]
発見日	2010年9月29日[1] [5]
検出方法	視線速度[1]
軌道特性
エポック JD 2451409.762 [1]
半長軸	0.13 AU（19,000,000 km）[6]
偏心	0 [1]
軌道周期（恒星）	32 [6] 日
平均異常	271±48 [1]
半振幅	1.29 ± 0.19 [1]
星	グリーゼ581 [1] [7]
身体的特徴
温度	242 K (-31 °C; -24 °F) から 261 K (-12 °C; 10 °F) [8]

グリーゼ581g / ˈ ɡ l iː z ə /は、地球から20光年離れたグリーゼ581系内を公転しているとされる太陽系外惑星候補であった。 ^[9]リック・カーネギー太陽系外惑星サーベイによって発見され、この恒星を公転する6番目の惑星であると主張された。^{[10]しかし、その存在は}ヨーロッパ南天天文台(ESO) の高精度視線速度惑星探査機(HARPS) 調査チームによって確認できず、最終的には否定された。^{[9] [11] [12]この惑星は}恒星のハビタブルゾーンのほぼ中央にあると考えられていたため^[13]、惑星の大気条件が良好であれば、既知のすべての生命にとって不可欠な液体の水が表面に存在できる可能性がある。

グリーゼ581gは、リック・カーネギー太陽系外惑星サーベイの天文学者らによって検出されたと主張された。著者らは、この惑星を感知するには高解像度エシェル分光計（HIRES）とHARPSの両方のデータセットが必要であったが、ESO/HARPS調査チームはその存在を確認できなかったと述べた。この惑星は、その存在についての合意に達することができなかったため、未確認のままであった。追加の再解析では4つの惑星の証拠しか見つからなかったが、発見者であるスティーブン・S・ヴォクトはその結論に同意しなかった。2012年、ヴォクトによる再解析でその存在が裏付けられた。^[14] 2014年の新たな研究では、それは偽陽性であると結論付けられ、^{[15] [9]}その後の研究によってさらにその結論が確認された。^[12]この惑星は恒星に潮汐固定されていると考えられていた。この惑星に濃い大気があれば、熱を循環させることができるかもしれない。惑星の実際の居住可能性は、その表面と大気の組成に依存する。温度はおよそ -37 から -11 °C (-35 から 12 °F) であると考えられていた。比較すると、地球の平均表面温度は 15 °C (59 °F) であるのに対し、火星の平均表面温度は約 -63 °C (-81 °F) である。この惑星は、生命を維持できる可能性が「100%」であるとフォークトは述べた。^[16]グリーゼ 581g の発見は、フォークトが「第二の大航海時代」と呼んだ時代の前兆であると言われている。^[1]

この惑星の発見は2010年9月に主張され、^[13]リック・カーネギー系外惑星調査の天文学者によって発見されたとされ、主任研究者のスティーブン・ヴォクト氏^[13]、カリフォルニア大学サンタクルーズ校の天文学・天体物理学教授^[13]と共同研究者のR・ポール・バトラー氏が率いる。この発見は視線速度測定^[13]を使用して行われ、WMケック天文台のHIRES装置^{[13]から11 [13]}年間にわたって得られた122の観測値と、ラ・シヤ天文台にあるESO 3.6m望遠鏡^[13]のHARPS ^[13]装置から4.3年間にわたって得られた119の観測値を組み合わせた。^[4]さらに、星の明るさの測定はテネシー州立大学のロボット望遠鏡^[13]によって確認された。^[1]

これまでに知られていたグリーゼ581の惑星b、c、d、e^{の信号を差し引いた後、さらに2つの惑星[13]}の信号が明らかになりました。 fと名付けられた新たに認識された最も外側の惑星からの445日の信号と、グリーゼ581gからの37日の信号です。^{[1] [17]}後者の検出が偽である確率は、100万分の2.7と推定されました。^[1]著者らは、37日の信号は「HIRESデータセットだけでもはっきりと見える」ものの、「HARPSデータセットだけではこの惑星を確実に感知することはできない」と述べ、「これらすべての惑星を確実に感知するには、両方のデータセットを組み合わせることが本当に必要です」と結論付けました。 ^{[ 1]}リック・カーネギーチームは、 Astrophysical Journalに掲載された論文で研究結果を説明しました。^[13] IAUの命名規則では認められていないが、ヴォクトのチームは非公式にこの惑星を妻にちなんで「ザルミナの世界」と呼んだ。^[19]また、場合によっては単にザルミナと呼んだ。

この発見を発表するプレスリリースの中で、ヴォクトらは「グリーゼ581系は居住可能な惑星の存在を主張する点で多少波乱に満ちた歴史を持っている」と認めた。同系で以前に発見された2つの惑星、グリーゼ581cとdも居住可能である可能性があると考えられていたが、後に保守的に定義された居住可能領域外であると評価されたためである。^[13]

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^[13]のマイケル・メイヤー率いる別のチームが、 HARPS ^[13]分光器で6年半にわたって行われた179回の測定の新たな分析で、惑星g ^[13]も惑星fも検出されなかったと報告した。^{[20] [21] [22]ジュネーブ天文台でHARPSデータを研究している天文学者のフランチェスコ・ペペは、} Space.comに再掲載されたAstrobiology Magazineの記事への電子メールで、「その理由は、機器の精度が非常に高く、データポイントが多いにもかかわらず、この潜在的な5番目の惑星の信号振幅が非常に低く、基本的に測定ノイズのレベルであるためです」と述べています。^{[13] [23]}ジュネーブチームはarXivにも論文を発表しましたが^{[ 13]} 、出版には受け入れられなかったようです^{[なぜでしょうか? ]}。

ヴォクト氏は最新の懸念に対して、「これらは非常に弱い信号であり、119に60ポイントを追加しても必ずしも感度が大幅に向上するわけではないため、私はこれにそれほど驚いていません」と答えました。 ^[24]さらに最近では、「不確実性を正確に正直に報告し、このデータセットが提供する情報を抽出する徹底的かつ責任ある仕事をしたと確信しています。このデータセットを独自に分析する人なら誰でも同じ結論に達すると確信しています」と付け加えました。^[25]

2つのグループの結果の相違は、計算で想定された惑星の軌道特性に関係している可能性がある。マサチューセッツ工科大学の天文学者サラ・シーガーによると、フォークトはグリーゼ581の周りの惑星は完全な円軌道を持っていると仮定したが、スイスグループは軌道がより偏心していると考えていた。^[26]アラン・ボスによると、このアプローチの違いが意見の不一致の原因かもしれない。^[26]バトラーは、追加の観測により、「1、2年のタイムスケールで解決されることを期待しています」と述べた。^[20]他の天文学者も慎重な評価を支持した。シーガーは、「いつかは合意に達するでしょう。今すぐに投票する必要はないと思います」と述べた。レイ・ジャヤワルダナは、「このような発見の非常に興味深い意味合いを考えると、独立した確認が重要です」と述べた。^{[26]グリーゼ581gは、}太陽系外惑星百科事典では「撤回」と記載されています。^[27]

2010年12月、マックス・プランク天文学研究所のルネ・アンドレ率いるグループにより、グリーゼ581fとgの発見につながったデータ分析に方法論上の誤りがあったと報告された。^{[28] [13]}

2011年、ブリティッシュコロンビア大学のフィリップ・グレゴリー率いるグループが行った別の再解析では、HIRES/HARPSデータセットを組み合わせたものの中に、5番目の惑星の信号を示す明確な証拠は見つからなかった。^{[13] [29]} HARPSデータは5つの惑星の信号を示す証拠をいくらか提供しただけであり、両方のデータセットを組み込むことで、実際には4つ以上の惑星の証拠が劣化した（つまり、581fまたは581gの証拠はなかった）という主張がなされた。^[29] ハートフォードシャー大学のミッコ・トゥオミは、 HARPSとHIRESデータのベイズ再解析を行い、「GJ 581を周回する2つの追加の伴星があるという結論を示唆するものではない」という結果を得た。^[30]

「私は[論文]を詳細に研究したが、彼の結論には同意できない」^[31]とスティーブン・ヴォクトは答え、グレゴリーがHIRESデータをより不確実だとみなしていることを懸念した。^[32]「グリーゼ581gの存在の疑問は、研究者がさらに高精度の視線速度データを収集するまでは、決定的に解決されないだろう」とヴォクトは述べた。しかし、ヴォクトはさらなる分析によって惑星の存在が裏付けられると期待している。^[33]

ワシントンのカーネギー研究所のギエム・アングラダ・エスクデは、いくつかの統計的検定を実施し、この系内の別の惑星の第一偏心高調波の別名から生じる統計的退化が存在するにもかかわらず、Gl 581gの存在は利用可能なデータによって十分に裏付けられていると結論付けた。 ^[34] arXivに投稿されたプレプリントで、アングラダ・エスクデとレベッカ・ドーソンは、「私たちが持っているデータから判断すると、この惑星がまだ存在しているというのが最も可能性の高い説明だ」と主張した。^{[34] [35]}

^{2012年7月、ヴォクト氏はフォーヴェイユ氏ら[誰? ]}が提案した2011年のデータを再分析し、5つの天体(グリーゼ581b、e、c、g、d、fの証拠なし)があることを指摘した。惑星gは0.13AUの周りを32日の軌道周期で周回しており、居住可能領域内にある。ヴォクト氏は、この天体の最小質量は2.2Mで、偽陽性確率は4%未満であると結論付けた。ヴォクト氏はまた、データポイントを削除しなければジュネーブチームと同じ結論に達することはできないと述べ、「この省略が意図的なものか間違いかはわかりません」と述べ、「もし間違いだったとすれば、彼らはこの論文だけでなく他の論文でも、同じ間違いを何度も繰り返している、としか言えません」と語った。^[13]ヴォクトは、すべての惑星が円軌道を描いている限り、惑星はそこに存在し、円軌道は「動的安定性、適合度、そして簡素化の原理（オッカムの剃刀）」によって機能すると述べた。^{[13] [3] [6]}

2013年の2つの研究では、グリーゼ581gの証拠は見つからず、この系に4つ、あるいは3つの惑星が存在する証拠のみが見つかった。^{[36] [37]}

2014年にサイエンス誌に掲載された^{[38]ポスドク}研究員ポール・ロバートソンが主導した研究は、グリーゼ581dは「恒星活動の産物であり、不完全な補正により惑星gの誤検出を引き起こす」と結論付けた。^{[9] [7] [38]}「それらが本物であれば、非常に価値の高いターゲットでした」とロバートソンは述べた。「しかし残念ながら、そうではないことがわかりました。」^[38]ペンシルベニア州立大学のプレスリリースでは、太陽黒点が惑星の信号を装うことがあると指摘された。^[13]追加の研究では、グリーゼ581gの存在はグリーゼ581dの離心率に依存していると結論付けられた。^{[9]この惑星は後に、}プエルトリコ大学アレシボ校が運営する居住可能な太陽系外惑星カタログから削除された。^[13]その後、その年の10月に、アベル・メンデスは、太陽系外惑星の居住可能性における「誤ったスタート」を特徴づけるブログ投稿で、^{[13] [39]}その惑星は存在しないと書いた。

2015年、ロンドン大学のギエム・アングラダ＝エスクデ率いる2人の研究者は、2014年の研究方法に疑問を呈し、恒星の変動にもかかわらず、惑星グリーゼ581dが実際に存在する可能性があると示唆した。2014年のグリーゼ581dとgの存在に対する反論は、データの貧弱で不十分な分析によって引き起こされたものであり、ロバートソンのチームが使用した統計的手法は「グリーゼ581dのような小さな惑星を特定するには単に不十分」であると述べ、「より正確なモデル」を使用してデータを再分析するよう強く求めた。^{[40] [13] [41]}しかし、この回答はグリーゼ581gの存在を主張するものではなく、2014年の反論を発表したチームによる反論とともに発表された。^[42]その後のほとんどの研究では、グリーゼ581d、ひいてはグリーゼ581g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。 ^{[43] [44] [11]}そのような研究の1つはgを明確に否定している。^[12]

グリーゼ581gは親星に近いため、グリーゼ581に潮汐固定されていると予測されている。地球の月が常に地球に対して同じ面を向けているのと同じように、グリーゼ581gの恒星日の長さは1年の長さと正確に一致するため、表面の半分は恒久的に明るく^[13] 、もう半分は恒久的に暗い^{[13]ことになる。 [1] [45]}

濃い大気は熱を循環させ、表面の広い範囲を居住可能な場所にできる可能性がある。^[46]例えば、金星の太陽の自転速度は地球の約117倍遅いため、昼と夜が長くなっている。数か月未満の時間間隔では太陽光が不均一に分布しているにもかかわらず、金星の照らされていない領域は、地球全体を循環する風によって昼側とほぼ同じくらい熱く保たれている。^{[47]シミュレーションでは、適切なレベルの}_CO2と_H2Oを含む大気は、夜側に熱を効果的に分散させるのに、地球の大気の10分の1の圧力（100 mbar ）で十分であることがわかっている。 ^[48]現在の技術では、親星の圧倒的な光のために、惑星の大気や表面の組成を決定することはできない。^[49]

グリーゼ 581g の軌道特性を持つ潮汐固定惑星が実際に居住可能かどうかは、大気の組成と惑星表面の性質によって決まる。大気のダイナミクス、現実的な放射伝達、海氷の形成の物理（惑星に海がある場合）を含む包括的なモデリング研究^[50]によると、乾燥していて大気中に二酸化炭素が蓄積する場合、惑星は金星と同じくらい高温になる可能性がある。同じ研究では、水が豊富な惑星の居住可能な状態が 2 つ特定されている。惑星の大気が非常に薄い場合、表面の大部分に厚い氷の地殻が形成されるが、恒星下点は薄い氷の領域や時折開いた水面が生じるほど高温のままである。惑星の大気が地球のような圧力で、約 20%（モル）の二酸化炭素を含む場合、温室効果は十分に強く、恒星下点の下に地球の熱帯地方に匹敵する温度の開いた水たまりを維持できる。この状態は著者によって「眼球地球」と名付けられている。^[50]潮汐ロックがグリーゼ581gの大気に与える影響を、地球のような表面圧力を持つ大気を採用しながらも放射過程を非常に理想化した一般循環モデルを使用してモデル化すると、固体表面惑星の場合、最大温度の場所は恒星下点付近を中心とする横向きのV字型パターンで分布することがわかる。 ^{[51] [52]}

グリーゼ581gの平均全球平衡温度（大気の影響がない場合の温度） は、ボンドアルベド（反射率）が0.5～0.3（後者は太陽系内部に特徴的）の場合、209～228 K（-64～-45 °C、または-84～-49 °F）の範囲になると推定されています。地球のような温室効果を加えると、平均表面温度は236～261 K（-37～-12 °C、または-35～10 °F）の範囲になります。^{[1] [8]}グリーゼ581gは、ケイ酸塩風化サーモスタットが機能できる軌道上にあるため、惑星の組成と地殻変動が持続的なガス放出をサポートできる場合、大気中に十分な二酸化炭素が蓄積され、表面に液体の水が存在する可能性があります。^[50]

比較すると、地球の現在の全球平衡温度は255 K（-18 °C）で、温室効果により288 K（15 °C）まで上昇しています。しかし、地球の歴史の初期に生命が進化したとき、太陽のエネルギー出力は現在の値の約75％に過ぎなかったと考えられており、 ^[57]同じアルベド条件では地球の平衡温度はそれに応じて低下していたでしょう。しかし、その時代、地球は現在 よりも強い温室効果^[58]またはより低いアルベド^[59]で、均一な温度を維持していました。

現在の火星の表面温度は、極地の冬の最低気温が約-87℃（-125℉）から夏の最高気温が-5℃（23℉）まで変化します。^[53]温度差が大きいのは、大気が希薄で太陽熱をあまり蓄えられないことと、土壌の熱慣性が低いことが原因です。 ^{[60]火星の歴史の初期には、より密度の高い大気によって}火星に海が形成されていた可能性があります。^[61]

この惑星は、太陽よりも低温の親星である赤色矮星のハビタブルゾーン内にあると考えられています。つまり、惑星は表面に液体の水を維持するために、太陽系内よりも恒星に近い軌道を回る必要があります。居住可能性は一般的に惑星が液体の水を維持できる能力によって定義されますが、それに影響を与える要因は多数あります。これには、惑星の大気や、エネルギー放出の観点から見た親星の変動性が含まれます。^[13]

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だった。

私は生物学者ではないし、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、繁栄する傾向にあることを考えると、この惑星に生命が存在する可能性は100％だと言えます。私はそれにほとんど疑いを持っていません。」^[16]同じ記事で、シーガー博士は次のように語っています。「誰もが、次に生命が見つかる場所はここだと言いたがっていますが、この惑星はフォローアップに適した惑星ではありません。」^[16]

ヴォクト氏によると、赤色矮星の寿命が長いため、生命が存在する可能性が高くなるという。「いったん適切な条件を与えれば、生命を止めるのはかなり難しい」と彼は語った。^[62] AP通信によるスティーブン・ヴォクト氏のインタビューによると:

他の惑星に生命が存在するからといってETであるわけではない。単純な単細胞細菌やカビのようなものであっても、地球上の生命の独自性についての認識を揺るがすだろう。^[62]

科学者たちは太陽系外惑星の探索において比較的少数の恒星しか観測していない。グリーゼ581gのような居住可能な可能性のある惑星が探索の早い段階で発見されたということは、居住可能な惑星がこれまで考えられていたよりも広範囲に分布していることを意味するのかもしれない。^[63]ヴォクトによると、この発見は「GJ 581の6.3パーセクの距離まで、太陽型以降の恒星が約116個しか知られていないため、 η _{⊕の興味深い下限を示唆している」という（η ⊕}、「イータ地球」は、居住可能な可能性のある惑星を持つ恒星の割合を指す）。^{[1]この発見は、ヴォクトが}太陽系外惑星学における新たな第二の大発見時代と呼ぶものを予兆するものである。

他のチームが高精度のRVを追加して確認すれば、非常に喜ばしいことです。しかし、GJ 581gがさらなるRVの精査によって確認された場合、これほど早く、これほど近くの恒星の周囲に居住可能な惑星が検出されたという事実だけでも、η _{⊕ が}数十パーセント程度である可能性が示唆され、この早期発見は単に信じられないほど幸運だったか、あるいは本当に第二の大航海時代の入り口にいるかのどちらかになります。^[1]

もし、ヴォクトが提案するように、潜在的に居住可能な惑星を持つ恒星の割合（η⊕ _、「イータ地球」）が数十パーセントのオーダーであり、太陽の恒星近傍が銀河の典型的なサンプルであるならば、その恒星の居住可能領域におけるグリーゼ581gの発見は、我々の天の川銀河だけでも数十億の地球のような惑星が存在する可能性があることを示している。^[45]

• 太陽系外惑星のリスト
• 最も近い太陽系外惑星のリスト

ウィキメディア・コモンズには、グリーゼ 581 gに関連するメディアがあります。

Wikinewsには関連ニュースがあります:

• 「居住可能領域」に新たな惑星が発見される

• 全米科学財団(2010-09-29)。「スティーブン・ヴォクトとポール・バトラーが率いるチームは、生命が存在する可能性のある初の太陽系外惑星を発見した」。2021-02-11にオリジナルからアーカイブ。2018-04-06に閲覧。ビデオ：カリフォルニア大学サンタクルーズ校とカリフォルニア大学天文台のスティーブン・ヴォクトとワシントンのカーネギー研究所のポール・バトラーが、NSFのリサ・ジョイ・ズゴルスキーとともに、生命が存在する可能性のある初の太陽系外惑星の発見を発表。
• 「NASA​​ と NSF が資金提供した研究で、居住可能な可能性のある最初の太陽系外惑星が発見されました」。リリース10-237。NASA。2010年9 月 29 日。2012 年 8 月 25 日にオリジナルからアーカイブ。2010 年 10 月1日に取得。