Kepler-186f

Kepler-186f

Kepler-186f (také známý pod označením Keplerův objekt zájmu KOI -571.05 ) je exoplaneta obíhající kolem červeného trpaslíka Kepler-186 , asi 500 světelných let (150 parseků ; 4,7 kvadrilionů kilometrů ) ze Země .

Byla to první planeta s poloměrem podobným Zemi, která byla objevena v obyvatelné zóně jiné hvězdy. Vesmírný dalekohled NASA Kepler ji detekoval pomocí tranzitní metody spolu se čtyřmi dalšími planetami obíhajícími mnohem blíže ke hvězdě (všechny jsou o něco větší než Země).

K nalezení jeho signálu byla zapotřebí analýza dat za tři roky. Výsledky byly původně prezentovány na konferenci dne 19. března 2014 a některé podrobnosti byly v té době hlášeny v médiích. Veřejné oznámení bylo 17. dubna 2014, následovalo zveřejnění v Science .

Fyzikální vlastnosti

Hmotnost, poloměr a teplota

Jedinou fyzikální vlastností přímo odvoditelnou z pozorování (kromě oběžné dráhy) je velikost planety vzhledem k centrální hvězdě, která vyplývá z množství zákrytu hvězdného světla během tranzitu. Tento poměr byl naměřen jako 0,021, což dává planetární poloměr 1,11±0,14krát větší než Země . Planeta je asi o 11 % větší v poloměru než Země (mezi 4,5 % menší a 26,5 % větší), což dává objem asi 1,37 krát větší než Země (mezi 0,87 a 2,03 krát větší).

Kombinací poloměru s hustotami odvozenými z možných typů hmoty, ze které lze vytvořit planety, lze vypočítat velmi široký rozsah možných hmotností . Může to být například kamenná pozemská planeta nebo oceánská planeta s nižší hustotou a hustou atmosférou. Masivní vodíková / heliová (H/He) atmosféra je považována za nepravděpodobnou u planety s poloměrem pod 1,5 R Země . Planety s poloměrem větším než 1,5krát větším než Země mají tendenci hromadit hustou atmosféru, která snižuje pravděpodobnost, že budou obyvatelné. Červení trpaslíci vyzařují mnohem silnějšíextrémní ultrafialový (XUV) tok v mládí než později v životě. Prvotní atmosféra planety by byla v tomto období vystavena zvýšenému fotovypařování , což by pravděpodobně do značné míry odstranilo jakýkoli obal bohatý na H/He hydrodynamickou ztrátou hmoty .

Odhady hmotnosti se pohybují od 0,32 M Země pro složení čisté vody /ledu do 3,77 M Země , pokud je tvořena výhradně železem (oba nepravděpodobné extrémy). Pro těleso s poloměrem 1,11 R Země poskytuje složení podobné složení Země (tj. 1/3 železa, 2/3 silikátové horniny ) hmotnost 1,44 M Země , vezmeme-li v úvahu vyšší hustotu způsobenou vyšší průměrný tlak ve srovnání se Zemí. To by způsobilo, že gravitační síla na povrchu je o 17% vyšší než na Zemi.

Odhadovaná rovnovážná teplota pro Kepler-186f, což je povrchová teplota bez atmosféry, je údajně kolem 188 K (-85 °C; -121 °F), o něco nižší než rovnovážná teplota Marsu .

Hostitelská hvězda

Hlavní článek: Kepler-186

Planeta obíhá Kepler-186 , hvězdu typu M, která má celkem pět známých planet. Hvězda má hmotnost 0,54 M a poloměr 0,52 R . Má teplotu 3755 K a je stará asi 4 miliardy let, asi o 600 milionů let mladší než Slunce , které je staré 4,6 miliardy let a má teplotu 5 778 K (5 505 °C; 9 941 ° F).

Zdánlivá magnituda hvězdy neboli to, jak jasná se jeví z pohledu Země, je 14,62. To je příliš slabé na to, aby to bylo vidět pouhým okem, které může vidět pouze objekty s magnitudou do 6,5 - 7 nebo nižší.

Orbit

Kepler-186f obíhá kolem své hvězdy s asi 5 % svítivosti Slunce s oběžnou dobou 129,9 dne a oběžným poloměrem asi 0,40 krát větším než Země (ve srovnání s 0,39 AU (58 milionů km ; 36 milionů mil ) pro Merkur ). Odhaduje se, že obyvatelná zóna tohoto systému se konzervativně rozprostírá na vzdálenosti, které přijímají 88 % až 25 % osvětlení Země (od 0,23 do 0,46 AU (34 až 69 milionů km; 21 až 43 milionů mil)). Kepler-186f přijímá asi 32 %, čímž je umístěn v konzervativní zóně, ale blízko vnějšího okraje, podobně jako je pozice Marsu v našem planetárním systému.

Obyvatelnost

Umělcův koncept kamenné exoplanety velikosti Země v obyvatelné zóně její hostitelské hvězdy, možná kompatibilní se známými daty Kepler-186f (NASA/SETI/JPL).Viz také: Obyvatelnost systémů červených trpaslíků

Umístění Kepler-186f v obyvatelné zóně nezaručuje, že je obyvatelný; to je také závislé na jeho atmosférických charakteristikách, které nejsou známy. Kepler-186f je však příliš vzdálený na to, aby jeho atmosféra mohla být analyzována stávajícími dalekohledy (např. NESSI ) nebo přístroji nové generace, jako je James Webb Space Telescope .Jednoduchý klimatický model - ve kterém je zásoba těkavých látek na planetě omezena na dusík, oxid uhličitý a vodu a mraky se neberou v úvahu - naznačuje, že povrchová teplota planety by byla vyšší než 273 K (0 °C). ; 32 °F), pokud je v jeho atmosféře přítomno alespoň 0,5 až 5 barů CO2 , pro předpokládaný N2 parciální tlaky v rozsahu od 10 bar do nuly, resp.

Hvězda hostí čtyři další dosud objevené planety, ačkoli Kepler-186 b, c, d a e (v pořadí se zvětšujícím se poloměrem oběžné dráhy), které jsou příliš blízko své hvězdě, jsou považovány za příliš horké na to, aby v nich byla kapalná voda. Čtyři nejvnitřnější planety jsou pravděpodobně slapově uzamčeny , ale Kepler-186f je na vyšší oběžné dráze, kde jsou slapové efekty hvězdy mnohem slabší, takže čas mohl být nedostatečný k tomu, aby se její rotace výrazně zpomalila. Kvůli velmi pomalé evoluci červených trpaslíků bylo stáří systému Kepler-186 špatně omezeno, i když je pravděpodobné, že bude delší než několik miliard let. Nedávné výsledky umístily věk na přibližně 4 miliardy let. Šance, že je uzamčena slapem, je přibližně 50 % . Protože je ke své hvězdě blíže než Země ke Slunci, bude pravděpodobně rotovat mnohem pomaleji než Země; jeho den může trvat týdny nebo měsíce (vizVlivy přílivu a odlivu na rychlost rotace, axiální sklon a orbitu).

Axiální náklon (sklonění) Kepler-186f je pravděpodobně velmi malý, v takovém případě by neměl období vyvolané náklonem jako u Země. Jeho oběžná dráha je pravděpodobně blízká kruhové, takže také nebude postrádat sezónní změny vyvolané excentricitou, jako jsou ty na Marsu . Nicméně, axiální náklon by mohl být větší (asi 23 stupňů), pokud mezi ním a Kepler-186e obíhá další nedetekovaná netranzitující planeta; simulace formování planet ukázaly, že přítomnost alespoň jedné další planety v této oblasti je pravděpodobná. Pokud taková planeta existuje, nemůže být mnohem hmotnější než Země, protože by pak způsobila orbitální nestabilitu.

Jedna recenzní esej z roku 2015 dospěla k závěru, že Kepler-186f spolu s exoplanetami Kepler-442b a Kepler-62f jsou pravděpodobně nejlepšími kandidáty na to, aby byly potenciálně obyvatelnými planetami.

V červnu 2018 studie naznačují, že Kepler-186f může mít roční období a klima podobné těm na Zemi.

Navazující studie

"cestovní plakát" NASA Exoplanet Exploration Program pro Kepler-186f

Cíl vyšetřování SETI

Jako součást pátrání institutu SETI po mimozemské inteligenci poslouchalo Allen Telescope Array od 17. dubna 2014 asi měsíc rádiové emise ze systému Kepler-186. V tomto intervalu nebyly nalezeny žádné signály přisuzované mimozemské technologii; nicméně, aby byly detekovatelné takové přenosy, pokud by byly vyzařovány všemi směry stejně, a tedy nikoli přednostně směrem k Zemi, musely by být alespoň 10krát silnější než ty z observatoře Arecibo . Další hledání provedené v rámci crowdsourcingového projektu SETI-Livehlásí neprůkazné, ale optimisticky vypadající známky v rádiovém šumu z pozorování Allen Array. Známější vyhledávání SETI Home nepokrývá žádný objekt v zorném poli Keplera. Další následný průzkum pomocí teleskopu Green Bank neprozkoumal Kepler 186f. Vzhledem k mezihvězdné vzdálenosti 490 světelných let (151 pc) by signály opustily planetu před mnoha lety.

Budoucí technologie

Kepler-186f je vzdálený téměř 582 světelných let (178,5 pc) a je příliš daleko a jeho hvězda příliš slabá na to, aby současné dalekohledy nebo příští generace plánovaných dalekohledů určily její hmotnost nebo zda má atmosféru. Objev Kepler-186f však přesvědčivě ukazuje, že v obyvatelných zónách existují další planety velikosti Země. Sonda Kepler se zaměřila na jedinou malou oblast oblohy, ale vesmírné teleskopy nové generace pro lov planet, jako jsou TESS a CHEOPS , budou zkoumat blízké hvězdy po celé obloze. Blízké hvězdy s planetami pak mohou být studovány připravovaným vesmírným teleskopem Jamese Webba a budoucími velkými pozemskými dalekohledy za účelem analýzy atmosféry, určení hmotnosti a odvození složení. Kromě toho by pole čtvercových kilometrů výrazně zlepšilo rádiová pozorování přes observatoř Arecibo a teleskop Green Bank .

Předchozí jména

Jak pokračovala pozorovací kampaň Keplerova dalekohledu , původně identifikovaný systém byl zapsán do Kepler Input Catalog (KIC) a poté postoupil jako kandidátský hostitel planet ke Keplerovu objektu zájmu (KOI). Kepler 186 tedy začal jako KIC 8120608 a poté byl identifikován jako KOI 571 . Kepler 186f byl zmíněn, když byl znám jako KOI-571-05 nebo KOI-571.05 nebo s použitím podobných nomenklatur v roce 2013 v různých diskusích a publikacích před jeho úplným potvrzením.

Srovnání

Planeta nejbližší velikosti Země v dříve známé obyvatelné zóně byla Kepler-62f s 1,4 poloměry Země. Kepler-186f obíhá kolem hvězdy typu M, zatímco Kepler-62f obíhá hvězdu typu K. Studie atmosférického vývoje planet velikosti Země v obyvatelných zónách G-Stars (třída obsahující Slunce, ale ne Kepler-186) naznačila, že 0,8-1,15 R