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格利泽581

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格利泽581（英语：Gliese 581）是一颗位于天秤座之M2.5V红矮星，距离地球约20.4光年（193.9兆千米）[6]，处于天秤座β星以北约2度。在所有已知的恒星系统中，该恒星是第89个最接近于太阳系的恒星。[7]质量方面估计约为太阳的1/3。[7]

格利泽581
（Gliese 581 ）

恒星格利泽581
数码天文观察照片
观测资料
历元 J2000
星座 天秤座
星官
赤经 15h 19m 26.8250s[1]
赤纬 -07° 43′ 20.209″[1]
视星等（V） 10.56
特性
光谱分类M3V
B−V 色指数1.60
变星类型天龙座BY变星
天体测定
径向速度 (Rv)-9.5 km/s
自行 (μ) 赤经：-1224.55 mas/yr
赤纬：-99.51 mas/yr
视差 (π)159.52 ± 2.27 mas
距离20.4 ± 0.3 ly
(6.27 ± 0.09 pc)
绝对星等 (MV)11.56
详细资料
质量0.31[2] M☉
半径0.38[2] R☉
亮度0.013[3] L☉
温度3,480[4] K
金属量[M/H] = -0.33[4]
年龄4.3 × 109[2] 年
其他命名
HO Librae, HO Lib, BD−07°4003, GJ 581, HIP 74995, LFT 1195, LHS 394, LPM 564, LTT 6112, NLTT 39886, TYC 5594-1093-1, Wolf 562.[1][5]
参考数据库
SIMBAD资料

发现

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这颗恒星备受注意的地方，在于人们于2007年4月发现了一颗处于适合生存区的小质量日外行星环绕恒星运行，这颗行星编号为“格利泽581c”。而根据2009年4月最新的观测结果表明，其另一颗行星格利泽581d同样位于适居带内，且根据其上的温室效应推算，该行星可能拥有供生命存在的液态水。研究者认为该行星可能存在“深且巨大的海洋”。[8]

2010年9月29日，凯克天文台的天文学家又宣布发现格利泽581f与格利泽581g，两者都以近似圆形轨道运行。581g由于受到潮汐锁定关系，永远用同一面面对恒星，在日夜交界处（晨昏线）被推测可能拥有近似地球的温度，极可能有液态水的存在。[9]但在同年10月中旬举行的行星系统天体物理学会议里，瑞士日内瓦研究所的天文学家指出在格利泽581的适居带域内并未发现该星系第五颗行星的任何信号，意味着格利泽581f、格利泽581g可能都不存在[10]。加拿大英属哥伦比亚大学的天文学家基于HARPS的观测数据则认为格利泽581最适宜存在5颗行星，它们环绕恒星运行的周期时间分别是3、5、13、67和400天，而公转周期为36天的格利泽581g并不存在。而根据美国高分辨率蝇眼探测器（HiRes）研究显示，格利泽 581拥有6颗行星的可能性误差达到99.9978%。[11] [12]

恒星状况

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太阳（左）与格利泽581（右）的大小比较

“格利泽581”一名是取自格利泽近星星表，一个收录了与地球的距离少于25秒差距的915颗恒星的星表。[13]而“581”是其编号。这颗恒星的其他名称包括BD-07° 4003（波恩星表，首个收录格利泽581的星表）和HO Librae（变星命名法）。不像天狼星或南河三，这颗恒星并没有一个独立的名称。[1][5]

格利泽581是一颗红矮星，其恒星光谱奏分类为M3V。这颗恒星距离地球20.3光年，并在夜空中位于天秤座内最亮的恒星氐宿四以北2度。[14]其质量为太阳质量的0.31倍，而半径则是太阳半径的0.29。这代表格利泽581比太阳轻69%，比太阳窄71%。[7]

作为一个M级红矮星，格利泽581的质量远比太阳低，并因此在一个相对低很多的速度进行氢聚变。从这颗恒星的视星等和距离，天文学家估计其有效温度为3200 K，且亮度为太阳的0.2%。这代表太阳比格利泽581亮500倍。[15] 然而，一颗红矮星，如格利泽581，的辐射主要是近红外线，其波长为830纳米，因此天文学家们可能低估了格利泽581的亮度。[3]透过修正数据，天文学家们得出这颗恒星的亮度为太阳的1.3%。[3][15]作为比较，太阳的有效温度为5778 K，而波长则为530纳米。[16]因为其低表面温度和体积，其适居带也相比太阳较接近恒星。这代表行星需要比地球更接近恒星，才能接收相同的能量。其适居带距离恒星的距离，约是太阳适居带距离恒星距离的10%，即比水星与太阳的距离还要近。[17]

格利泽581被归类为变星中的天龙座BY型变星，并获得“HO Librae”这一变星专有的名称。这颗恒星被视为一颗变星，全因其星斑与自转之间的关系有变异。然而，格利泽581的恒星变异数据非常接近误差范围，因此格利泽581有可能是一个长期性变星。[3]其平均亮度为太阳亮度的1%。[18]格利泽581亦会释放X射线。[19]

行星

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格利泽581行星系与太阳系的比较

格利泽581共有六颗行星，其中四颗已被确认[20]，两颗未被确认。[21]

  • 格利泽581e：质量约是地球的1.95倍，公转只需约3.1日，温度极高，生命无法存活。[22]
  • 格利泽581b：质量约是地球的16倍，公转只需约5.4日，但温度太高，不适合维持生命。[20]
  • 格利泽581c：与地球相似，但公转只需约13日。[20]
  • 格利泽581d：质量约是地球的8~11倍，公转需约67日。可能拥有生命。[8][23]
  • 格利泽581g：未被确认，质量约是地球的4倍，公转只需约37日，可能拥有生命[24][25]。
  • 格利泽581f：未被确认，质量约为地球的7倍大小，是一个巨大的类地行星或者类似于海王星，距离母星过远而寒冷。[26]

格利泽581的黄道是以其尘埃盘定义的，且倾斜角度介乎于的30◦至70◦之间。[27]

关于格利泽581的行星数量，至今还没有一个统一说法。在这些说法中，最少有三颗行星，最多有六颗行星。其中，格利泽581b是一个与海王星大小相近的行星，于2005年8月被发现，是第五个被发现环绕红矮星公转的行星。这颗行星的质量下限为地球质量的16倍，与海王星的质量（17.147地球质量[28]）相近。但是，其轨道周期仅为5.4天，比海王星（165.17年）短极多。因为其距离母恒星过近，因此是一颗热海王星。[3]

另一颗行星，格利泽581c，则是在2007年4月被发现。[15]天文学家指出，如果格利泽581c是一颗类地行星，那么其半径就是地球半径的1.5倍，使之成为当时“体积最接近地球的系外行星”。[15]

天文学家是无法直接测量其半径的，因为它并没有凌日。格利泽581c的质量约为地球质量的5倍（海王星的1/3），并且刚好位于母恒星适居带的内缘。[29]其平均黑体表面温度估计介乎于-3 °C（假定为金星反照率）至40 °C （假定为地球反照率）[15]，但若果其大气与金星相若，那么其表面温度会上升至500 °C。[30]一些天文学家认为，格利泽581行星系可能曾经历行星迁移，且格利泽581c很可能在冻结线外形成，且物理结构与木卫三相近。格利泽581c的轨道周期为13天。[15]

天文学家透观恒星，发现了第三颗行星格利泽581d。格利泽581d的质量约为地球质量的7倍，约为天王星的一半，且轨道周期为66.8天。[15][31][32]其轨道刚好位于母恒星适居带的外缘，令它成为一个可能存在系外碳基生命的行星。[22][30]

天文学家于2009年4月21日宣布他们发现了第四颗行星格利泽581e，且这颗行星于2012年9月被确认。[8]这颗行星的质量下限大于地球90%，使之成为当时“环绕主序星公转的质量最低的系外行星”。其轨道周期为3.15天。[22][32]

于2012年11月27日，欧洲航天局宣布赫歇尔空间天文台发现格利泽581拥有一个“位于25 ± 12 AU至超过60 AU”之间的彗星带。[27]这个彗星带所包含的彗星比太阳系所包含的彗星多“至少10倍”。彗星带的存在显示0.75 AU以外并不可能存在任何土星大小的气态巨行星。[33]但是，天文学家又发现了一个未被确认的行星，该行星的质量与海王星相近，且半长轴为5 AU。[27]

4行星说法（2009年）

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4行星说法示意图，其中c和d均有椭圆形的轨道

天文学家们透过制作格利泽581行星系的动态模拟，并假设它们的轨道是共面时，发现当行星的总质量高于估计质量下限1.6–2倍时，整个行星系就会变得不稳定。而且，天文学家们亦透过测量行星系模拟，得出行星e、b、c和d的质量上限为地球质量的3.1倍、30.4倍、10.4倍和13.8倍。[22]这与测量灰尘盘黄道上限所得出的数据一致。[27]

两年后，高精度径向速度行星搜索器收集了多一倍的数据，让天文学家们能够重新计算出行星的各种物理特征。天文学家们最后得出行星e的轨道离心率较高，并同时降低了整个行星系的轨道倾角上限。

格利泽581的行星系[20]
成员
(依恒星距离) 		质量 半长轴
(AU) 		轨道周期
(天) 		离心率 倾角 半径
e 1.95 – <3.1 M⊕ 0.028 3.14945 ± 0.00017 0.32 ± 0.09 — —
b 15.86 – <30.4 M⊕ 0.041 5.36865 ± 0.00009 0.031 ± 0.014 — —
c 5.34 – <10.4 M⊕ 0.073 12.9182 ± 0.0022 0.07 ± 0.06 — —
d[8] (未确认) 6.06 – <13.8 M⊕ 0.22 66.64 ± 0.08 0.25 ± 0.09
彗星带[27] 25 ± 12 AU — >60 AU — —

6行星说法（2010年）

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6行星说法示意图
 
格利泽581行星系和太阳系行星轨道比较图（由国家科学基金会绘制）

于2010年9月29日，在凯克天文台工作的天文学家提出格利泽581行星系还包含额外两颗行星，格利泽581f和格利泽581g。这些天文学家是透过结合高分辨率阶梯光栅光谱仪和高精度径向速度行星搜索器所收集得来的数据计算出这两颗行星的物理特征。获其中一位发现者称为“Zarmina”[26]的格利泽581g，其质量为地球质量的3至4倍，轨道周期为37天，并且刚好位于格利泽581的适居带内。尽管如此，g很可能被潮汐锁定，即其中一面永远朝向恒星。[21][34]

但是，6行星说法的参数都是假定这些行星的轨道离心率为零。尽管如此，轨道离心率的变化对这些参数的影响不大。[35]

在国际天文学联合会第276次专题讨论会中，天文学家指出行星g并没有利用高精度径向速度行星搜索器的数据进行搜索[36]，而行星f和g均被太阳系外行星百科全书列为未确认行星。[37] 在往后的三年里，其他天文学家进行了外次针对行星f和g的研究，并发现f和g并不存在[8][20][38]，但上述研究至今仍被部分天文学家质疑。[25]

格利泽581的行星系[21]
成员
(依恒星距离) 		质量 半长轴
(AU) 		轨道周期
(天) 		离心率 倾角 半径
e ≥1.7 M⊕ 0.0284533 ± 0.0000023 3.14867 ± 0.00039 0 — —
b ≥15.6 M⊕ 0.0406163 ± 0.0000013 5.36841 ± 0.00026 0 — —
c ≥5.6 M⊕ 0.072993 ± 0.000022 12.9191 ± 0.0058 0 — —
g (未确认) ≥3.1 M⊕ 0.14601 ± 0.00014 36.562 ± 0.052 0
d (未确认) ≥5.6 M⊕ 0.21847 ± 0.00028 66.87 ± 0.13 0
f (未确认) ≥7.0 M⊕ 0.758 ± 0.015 433 ± 13 0
彗星带[27] 25 ± 12 AU — >60 AU — —

参考条目

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参考资料

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