Gliese 581c, una super-terra habitable a 20 anys-llum de casa

Exoplanetologia: Fins fa no gaire els planetes rocallosos de fora del nostre Sistema Solar tan sols s’havien pogut detectar, amb les tècniques disponibles, al voltant d’estels pulsars. De mica en mica, hom havia pogut detectar planetes amb masses intermitges entre les de la Terra i d’Urà. Però es fa difícil saber si aquests planetes són immenses «super-terres» o nans «infra-urans». A més, els que hom ha observat es troben en òrbites molt baixes, situats en la zona més tòrrida del seu sistema estel·lar. Ara, a la fi, els científics del HARPS han pogut detectar un planeta rocallós en una òrbita que fa suposar una temperatura superficial de 270-310 K, dins d’allò que se n’anomena ecosfera, «zona potencialment habitable» o cosmobiozona. Es tracta de Gliese 581c, que orbita un nan roig situat a 20 anys-llum del nostre sistema solar. Se sap que té una massa cinc vegades la de la Terra, amb un radi 1,5 vegades més gran. A hores d’ara és impossible saber si disposa o no d’oceans superficials.[@more@]

Representació artística del sistema estel·lar Gliese 581, amb l'estel principal (un nan roig) i els tres planetes fins ara identificats. El projecte HARPS utilitza desviacions en la velocitat radial de l'estel principal per detectar-hi possibles companys planetaris al voltant. Stephane Udry ha dirigit els treballs que han permès la detecció de planetes en aquest estel, un insignificant (magnitud +10.55) nan roig de la constel·lació de Libra.

Gliese 581, un nan roig a 20 anys-llum de distància

Vist des de la Terra, les coordenades de Gliese 581 són 15h 19m 26s i -07° 43' 20". Això és en ple zodíac, a la constel·lació de Libra. Però no us escarrasseu a fitar-la. Gliese 581, altrament coneguda com a HO Librae, té una magnitud aparent de +10.55. És a dir, 25.000 vegades menys de la magnitud que hauria de tindre per poder observar-se a ull nu. No fou fins el 1863 que no va aparèixer en un primer catàleg astronòmic, el Bonner Durchmusterung, on té entrada com a BD-07° 4003.

La denominació oficial d'aquest estel és HO Librae. Les mesures de paral·latge van demostrar que HO Librae és un estel relativament proper, i per això Wilhelm Gliese (1915-1993) la va incloure en el seu catàleg. El satèl·lit Hiparc li donà entrada com a HIP 74995, i en determinà la distància (6,26 parsecs, és a dir 20,4 anys-llum o 1,93·1017 m).

L'espectre que emet Gliese 581 el situa en la categoria M2.5V. És doncs un nan roig. Els nans roigs són els estels més abundants de la galàxia (amb un percentatge estimat del 78%). Es tracta d'estels ben discrets, poc massius i amb un cicle de desenvolupament extraordinàriament llarg. Gliese 581 té una massa aproximadament de 6,6·1029 kg, és a dir una tercera part de la massa solar. Amb aquesta massa la taxa de les reaccions nuclears és inferior: l'emissió d'energia és molt baixa (i d'ací que, tot i situar-se a 20 anys-llum sigui invisible als nostres ulls), però això li garanteix no esgotar la seva reserva d'hidrogen en desenes de milers de milions d'anys.

El sistema planetari de Gliese 581: què se’n sap fins ara

Els estels propers són els més idonis per realitzar mesures de velocitat radial encaminades a la detecció de planetes. La velocitat radial és la component del moviment relatiu (respecte del nostre Sol) d'un estel que l'allunya o l'apropa. Es contraposa a l'altre component, la velocitat longitudinal, que es correspon a un moviment en l'esfera celeste. Per detectar la velocitat longitudinal n'hi ha prou amb observar el moviment de l'estel respecte les coordenades de l'esfera celeste. En canvi, per mesurar-ne la velocitat radial hom fa mans de l'efecte Doppler: un objecte que s'allunya mostrarà línies espectrals de desplaçament cap al roig, i un objecte que s'apropi mostrarà un desplaçament cap el blau. En principi, la velocitat radial és gairebé constant i depén dels moviments tant de l'estel mesurat com del nostre Sol. Ara bé, petites oscil·lacions en la velocitat radial es deuen al fet que un estel envoltat de planetes ha de girar al volant del baricentre comú del sistema estel·lar. Aquest baricentre coincideix pràcticament amb el centre de l'estel. Però amb telescopis com els de La Silla (Observatori Euro-xilè, als Andes) hom pot detectar variacions en la velocitat radial de fins a 1 m/s! Així és com hom pot deduir la presència de planetes, estimar-ne la massa i el període orbital.

Estudi de la velocitat radial d'un estel. A partir dels punts, que indiquen mesuraments espectrals i deducció consegüent de la velocitat radial, hom construeix les corbes teòriques d'oscil·lació. A partir d'elles hom podrà deduir la presència d'objectes que fan que el centre del sistema estel·lar no coincideixi amb el centre de l'estel. Com més grans siguin els planetes en relació a l'estel i més a prop hi siguin, més fàcil serà detectar-los

El grup d'Udry ha detectat tres planetes:

Gliese 581b (descoberta publicada el 30 de novembre del 2005). Té una massa de 1,0·1026 kg, és a dir, si fa no fa, com la dels nostres Urà i Neptú. Orbita a 6,1·109 metres de Gliese 581, amb un període orbital de 5,4 dies. Es tracta segurament d'un "Neptú calent", és a dir d'un planeta que ha migrat cap a una òrbita tancada des d'una regió exterior del sistema estel·lar.

Gliese 581c. Té una massa de 3,0·1025 kg, és a dir cinc vegades més la de la Terra. Orbita a 1,1·1010 metres de Gliese 581, amb un període orbital de 13 dies. Tot i que pugui semblar una òrbita molt tancada, la feblesa d'un nan roig fa que aquesta distància ja es trobi dins de l'àmbit on les temperatures permeten que l'aigua de la superfície planetària es trobi en estat líquid.

Gliese 581d. Té una massa de 4,9·1025 kg, és a dir vuit vegades més la de la Terra. Orbita a 3,8·1010 metres de Gliese 581, amb un període orbital de 84 dies. Aquest període orbital que és similar al del nostre Mercuri es correspon, al sistema de Gliese 581 a la freda perifèria.

Gliese 581c, retrat d’un planeta

Ara com ara, de Gliese 581c tan sols podem saber això: massa i període orbital. És ben poca cosa. Suposem que Gliese 581c tingués una composició similar a la de la Terra o Venus. La relació entre volum i massa seria directa, però entre diàmetre i volum la relació ve donada per V = 4·Π·r3. Diferents models de formació planetària podrien fer pensar que "super-terres" com Gliese 581c tindrien un diàmetre de 1,5 vegades el de la Terra. La superfície planetària, llavors, seria de més del doble de la terrestre. La força de gravetat en la superfície seria 2,2 vegades (o sigui, que la g seria 22 m/s2).

A partir d'aquestes assumpcions, evidentment arriscades, hom pot imaginar encara més coses. La radiació de Gliese 581 és de tan sols 0,013 vegades la del Sol. Si Gliese 581c tingués un albedo com el de Venus (0,64), la temperatura superficial (descomptant efectes atmosfèrics) seria de 270 K (-3ºC). Si l'albedo fos com el de la Terra (0,35), aquesta temperatura seria de 313 K. El marge de 270-313 K no té en compte, és clar, l'efecte hivernacle de l'atmosfera, que pot ser tan moderat com el de la Terra o tan estrident com el de Venus. En tot cas, Gliese 581c és el primer planeta rocallós conegut de fora del Sistema Solar que se situa en una "zona habitable".

El concepte de zona habitable va lligat amb temperatures que permetin que l'aigua es trobi en estat líquid

La cosmobiologia examina Gliese 581c

Que un planeta sigui "habitable" no vol dir necessàriament que s'hi hagin desenvolupat formes de vida en cap moment de la seva història (biopoiesi). I que s'hi hagin desenvolupat formes de vida (o importat per panspèrmia) no vol dir tampoc que s'hi hagi desenvolupat una biosfera planetària (ecopoiesi). Una cosa és clara, però, la finestra temporal d'habitabilitat potencial d'un planeta d'un nan roig és molt més gran que la d'un planeta situat al voltant d'un estel com el nostre i, ja no diguem, d'estels massius de cicle molt més curt.

La fórmula de Drake, en tot cas, depén extraordinàriament de les característiques dels sistemes planetaris de nans roigs. Un 80% dels sistemes planetaris es troben al voltant d'aquests estels.

Hi ha, però, tota una sèrie de problemes amb aquests planetes. És probable que Gliese 581c tingui un període de rotació coordinat amb el de translació, de forma que hi hagi un hemisferi diürn permanent i un de nocturn. Mala cosa pel cicle circadià, si bé una atmosfera densa podria atenuar les diferències tèrmiques dels dos hemisferis (tal com passa a Venus, per exemple). Tan a prop de l'estel, també és probable que rebi amb una certa freqüència flamarades estel·lars que, des d'un punt de mira biològic, són esterilitzants. Una altra qüestió és la de la radiació estel·lar, bàsicament infraroja, poc energètica per mantindre una biosfera basada en la fotosíntesi.

Però allò que ens ensenyen els extremòfils del nostre planeta és que si hi ha aigua líquida, hi ha habitabilitat. La disponibilitat d'aigua en un planeta rocallós depén segurament de l'impacte de cossos glaçats, en forma cometes, en els moments inicials de formació del sistema planetari. Fins a cert punt, la presència de Gliese 581c hauria pogut ajudar en aquest procés, però mai no se sap. Per això, els esforços per estudiar l'atmosfera d'exoplanetes són tan importants. De moment, ja s'ha pogut detectar vapor d'aigua en l'atmosfera d'Osiris. Fer-ho a Gliese 581c és ara per ara, inabastable. Però temps al temps, i sortirem de dubtes. I total, Gliese 581c és aquí a la cantonada.

Lligams:

The HARPS search for southern extra-solar planets. XI An habitable super-Earth (5MT) in a 3-planet system. S. Udry, X. Bonfils, X. Delfosse, T. Forveille, M. Mayor, C. Perrier, F. Bouchy, C. Lovis, F. Pepe, D. Queloz, J.-L. Bertaux. Astronomy & Astrophysics, 2007 (acceptat, pendent de publicació)

High Accuracy Radial velocity Planet Searcher (HARPS)

Altres posts:

Planetes com la Terra en d’altres sistemes estel·lars: una raresa o un fet comú?

Retrat robot d'un planeta rocallós gegant, OGLE-2005-BLG-390Lb

Aquesta entrada ha esta publicada en General. Afegeix a les adreces d'interès l'enllaç permanent.

Deixa un comentari

L'adreça electrònica no es publicarà. Els camps necessaris estan marcats amb *

Aquest lloc utilitza Akismet per reduir el correu brossa. Aprendre com la informació del vostre comentari és processada