Gliese 581

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Gliese 581
Gliese 581
Libra IAU.svg
Gliese 581 (ESO, Digital Sky Survey)
Classificazionenana rossa
Classe spettraleM3 V[2]
Tipo di variabileBY Draconis
Distanza dal Sole20,3 ± 0,3 anni luce
CostellazioneBilancia
Coordinate
(all'epoca J2000.0)
Ascensione retta15h 19m 26,8250s[1]
Declinazione-07° 43′ 20,209″[1]
Lat. galattica354,0776[1]
Long. galattica+40,0187[1]
Parametri orbitali
Sistema planetario
Dati fisici
Diametro medio403 100 km
Raggio medio0,29[2] R
Massa
0,31[3] M
Acceleraz. di gravità in superficie4,92 ± 0,10 g[4]
Temperatura
superficiale
3 480 ± 48 K[4] (media)
Luminosità
0,013[2] L
Indice di colore (B-V)1,60[1]
Metallicità[M/H] = −0,33 ± 0,12[4]
Età stimatatra 7 e 11 miliardi di anni[3][5]
Dati osservativi
Magnitudine app.tra +10,56 e +10,58
Magnitudine ass.+11,56
Parallasse160,91 ± 2,62 mas[6]
Moto proprioAR: 1233,51[6] mas/anno
Dec: -94,52[6] mas/anno
Velocità radiale-9,5 ± 0,5 km/s[1]
Nomenclature alternative
HO Librae, BD−07°4003, HIP 74995, Wolf 562[1][7]

Coordinate: Carta celeste 15h 19m 26.825s, -07° 43′ 20.209″

Gliese 581 (ˈɡliːzə, abbreviato GJ 581;[8] HO Librae) è una stella situata nella costellazione della Bilancia. È una debole nana rossa, variabile del tipo BY Draconis, che costituisce l'ottantasettesimo sistema stellare più vicino alla Terra, in quanto dista circa 20,3 anni luce.[9]

Attorno alla debole stella orbita un sistema planetario costituito da almeno sei pianeti, individuati secondo tecniche astrometriche, quattro dei quali confermati e due in attesa di conferma (indicati in corsivo): in ordine di distanza dalla stella, Gliese 581 e, b, c, g, d e f.[10]

Il primo pianeta individuato attorno alla stella è "b", la cui scoperta è stata annunciata nel 2005.[2] Il sistema è però salito alla ribalta delle cronache nel 2007, quando si è ipotizzato che il pianeta "c", una super Terra allora appena scoperta, potesse essere potenzialmente abitabile in virtù della sua collocazione allora ritenuta nella zona abitabile del sistema;[11] analisi successive hanno però escluso questa possibilità, dal momento che il pianeta ricade ben più internamente della zona abitabile e che, stando ai modelli climatici sviluppati per i pianeti rocciosi conosciuti, Gliese 581 c potrebbe essere affetto da un effetto serra simile a quello che affligge Venere. Il terzo pianeta, Gliese 581 d, scoperto assieme al pianeta "c", si trova ai margini esterni della zona abitabile, mentre un quarto pianeta, Gliese 581 e, è stato individuato nell'aprile 2009 ed orbita ad una distanza dalla stella pari a circa un decimo della distanza che divide Mercurio dal Sole.[12] Nel settembre del 2010 è stata annunciata la scoperta di un quinto, Gliese 581 g, e di un sesto pianeta, Gliese 581 f;[10] GJ 581 g, in particolare, sembrerebbe orbitare all'interno della zona abitabile ed è pertanto il primo candidato ad essere potenzialmente abitabile.[10][13] Tuttavia, una successiva analisi dei dati astrometrici ha messo in dubbio la scoperta, motivo per il quale questi ultimi due pianeti sono considerati "non confermati".[14]

Osservazione

Mappa della Bilancia.

Gliese 581 si trova nella porzione orientale della costellazione della Bilancia, quasi al confine con Scorpione ed Ofiuco, e più precisamente a nord-est di δ Librae, a nord di γ Librae e Graffias (β Scorpii), e a sud-ovest di ε (Yed Posterior) e δ Ophiuchi (Yed Prior). Si tratta tuttavia di una stella di magnitudine +10,6, dunque ben più debole della magnitudine 6, che costituisce il limite di visibilità ad occhio nudo in un cielo terso e privo della Luna; per poter osservare l'astro è dunque necessario munirsi di un adeguato strumento, come un telescopio.

La stella si trova nell'emisfero celeste australe, tuttavia la sua posizione prossima all'eclittica la rende potenzialmente osservabile da tutte le regioni abitate della Terra. Il periodo più adatto per la sua osservazione è compreso fra i mesi di aprile e luglio, dall'emisfero boreale, e per qualche mese in più da quello australe.

La stella

La stella centrale del sistema di Gliese 581 è una debole nana rossa di classe spettrale M3V. Le nane rosse sono tutte stelle più piccole del Sole (la loro massa infatti non supera il 40% della massa solare[15]), motivo per il quale esse bruciano l'idrogeno nei loro nuclei ad una velocità significativamente più bassa.[16] La sua massa è pari al 31%[3] della massa della nostra stella e il raggio 0,29 volte quello del Sole.[2] Con un'età stimata intorno ai 7–11 miliardi di anni,[3][5] Gliese 581 è una stella povera in metalli, avendo un rapporto Fe/He pari a −0,25.[17]

Raffronto tra le dimensioni del Sole (a sinistra) e di Gliese 581 (a destra).

Data la sua magnitudine apparente, pari a circa +10,6 (che la rende invisibile ad occhio nudo), e la distanza di 20,3 anni luce, è possibile stimare che la stella abbia una temperatura effettiva di 3200 kelvin ed una luminosità pari a circa lo 0,2% della luminosità solare.[18] Tuttavia, poiché tutte le nane rosse irradiano principalmente nell'infrarosso vicino, con picchi di emissione localizzati a circa 830 nm (per raffronto, il picco di emissione del Sole è collocato a 530 nm, nel mezzo dello spettro visibile), una simile stima sarebbe riduttiva nei confronti della luminosità totale della stella.[19] Se si tiene in considerazione l'intera emissione elettromagnetica (correzione bolometrica), la luminosità totale della stella raggiunge l'1,3% della luminosità solare complessiva.[2][18] Pertanto, un pianeta orbitante attorno alla nana rossa, perché possa ricevere dalla sua stella una quantità di radiazioni (insolazione) simile a quella che la Terra riceve dal Sole, necessiterebbe di trovarsi ad una distanza minore di quella a cui orbita la Terra; questa regione di spazio, tale che la quantità di radiazioni che la permeano permetta il mantenimento di acqua allo stato liquido, è detta "zona abitabile". L'estensione di questa regione non è fissa ed è altamente variabile di sistema in sistema.[5] Secondo le stime di alcuni astronomi, la zona abitabile del sistema di Gliese 581 si estende tra 0,11 e 0,28 unità astronomiche dalla stella, anche se la potenziale abitabilità dei pianeti dipende dalla presenza di altri fattori, quali una densa atmosfera ricca di acqua e anidride carbonica e dotata di una discreta copertura nuvolosa.[10][5][20][21]

GJ 581 è classificata come una variabile BY Draconis, la cui variabilità dipende dalla presenza sulla fotosfera di macchie analoghe a quelle solari.[22] Il General Catalogue of Variable Stars dà per l'astro una magnitudine al massimo di 10,56 e al minimo di 10,58; ne risulta quindi un range di variabilità piuttosto basso, 20 mmag (0,020 magnitudini), molto vicino al margine di errore,[23][24] ma sembra comunque trattarsi più probabilmente di un fenomeno di variabilità a lungo termine.[25] Misurazioni condotte dal MOST hanno invece mostrato fenomeni di variabilità a breve termine, con un range di variazione di circa 5 mmag (0,5%) lungo un periodo di un paio di settimane.[26] Per via della massa si esclude che la stella possa essere una variabile a flare,[27] anche se è stata proposta, grazie alla misura di un limite superiore alla sua emissione X con ROSAT, una sua probabile emissione di raggi X.[28]

Il sistema planetario

Modello kepleriano a tre pianeti delle variazioni della velocità radiale di Gliese 581. I grafici mostrano la curva di velocità che risulta dalle influenze di tre dei sei pianeti; i punti rappresentano i valori di velocità radiale osservati, previa rimozione degli effetti degli altri due pianeti.

Uno dei motivi che rendono questa piccola stella degna di nota è la presenza di un interessante sistema planetario, costituito, secondo le ultime scoperte, da almeno sei pianeti. Il primo pianeta individuato, Gliese 581 b, è un gigante gassoso delle dimensioni di Nettuno; il pianeta fu scoperto nell'agosto 2005 ed era il quinto pianeta scoperto in orbita intorno ad una nana rossa. Situato in una posizione molto vicina alla stella (appena 0,04 unità astronomiche - UA -), il pianeta è almeno 16 volte più massiccio della Terra e completa la propria orbita in soli 5,4 giorni.[2]

Raffronto tra la zona abitabile del sistema solare e quella del sistema di Gliese 581.

Un secondo pianeta, Gliese 581 c, è stato scoperto nell'aprile 2007 dall'European Southern Observatory.[29] Si ritiene che il pianeta sia di tipo roccioso, con una massa minima stimata sulle 5 masse terrestri – M (un terzo della massa di Nettuno)[30][31] ed un raggio 1,5 volte quello della Terra;[29] si tratta però solamente di supposizioni, in quanto non è possibile effettuare una misura diretta del raggio poiché il pianeta non è un oggetto transitante. Inizialmente si riteneva che il pianeta si trovasse nella zona abitabile del sistema, motivo per il quale si stimava che la temperatura superficiale media del pianeta fosse compresa tra −3 °C (assumendo un'albedo simile a Venere) e 40 °C (con un'albedo simile a quella terrestre).[29] In realtà, misurazioni successive hanno mostrato che GJ 581 c orbita più internamente rispetto al limite interno della zona abitabile del sistema;[32] per di più, riceve dalla stella un irraggiamento superiore del 30% rispetto a quello che Venere riceve dal Sole. Pertanto, ipotizzando anche un eventuale effetto serra, è possibile che le temperature del pianeta siano di gran lunga più elevate (~500 °C), il che lo renderebbe quindi affine per condizioni climatiche proprio a Venere.[5][20] Alcuni astronomi ritengono che il sistema, nelle prime fasi della sua storia, abbia subito un processo di migrazione planetaria, che avrebbe potuto trasferire Gliese 581 c dalla frost line, regione in cui si sarebbe formato, sino all'attuale posizione; stando a questo modello, il pianeta avrebbe avuto una composizione simile a quella di altri corpi ghiacciati del sistema solare, come il satellite di Giove Ganimede. Gliese 581 c compie un'orbita completa attorno alla stella in poco meno di 13 giorni.[29]

Le osservazioni astrometriche rivelarono nel 2007 la presenza di un terzo pianeta, denominato Gliese 581 d, orbitante attorno alla stella madre in 66,8 giorni terrestri;[18][33][34] la sua massa è stata inizialmente stimata in 7,1 M, ma successive misurazioni della velocità radiale della stella ne hanno comportato una riduzione a 5,6 M (tra un terzo e la metà di quella di Urano).[10] Il pianeta orbita nel margine esterno della zona abitabile, il che lo rende un potenziale candidato per assecondare lo sviluppo di eventuali forme di vita.[12][20]

Modello a quattro pianeti (2009)

Schema delle orbite secondo il modello a quattro pianeti (2009), con orbite ellittiche per c e d

Il 21 aprile 2009 è stata annunciata la scoperta di un quarto pianeta, Gliese 581 e. Questo pianeta ha una massa minima stimata di circa 1,7 M, che lo rende il pianeta extrasolare ad avere la massa più prossima a quella terrestre scoperto intorno a una stella di sequenza principale. Impiega 3,15 giorni per compiere un'orbita completa intorno alla stella.[12][34]

Le simulazioni dinamiche del sistema di Gliese 581 mostrano che il sistema, assumendo che le orbite dei pianeti da e a d siano perfettamente complanari, diverrebbe instabile se le masse di ciascun corpo fossero maggiori di 1,6 – 2 volte la propria massa minima;[35] di conseguenza, i pianeti e, b, c e d non dovrebbero superare rispettivamente 3,1, 30,4, 10,4 e 13,8 masse terrestri.[12]

Segue un prospetto dei parametri dei vari pianeti secondo questo modello. Il modello prevede un'eccentricità orbitale per i pianeti c e d rispettivamente di 0,17 ± 0,07 e 0,38 ± 0,09, mentre per i pianeti b ed e non sono state individuate eccentricità significative, motivo per il quale si sono assunte per questi ultimi orbite circolari.[12]

PianetaTipoMassaPeriodo orb.Sem. maggioreEccentricità
eSuper Terra1,94 – 3,1 M3,14942 ± 0,00045 giorni0,03 UA0
bGigante gassoso15,65 – 30,4 M5,36874 ± 0,00019 giorni0,04 UA0
cSuper Terra5,36 – 10,4 M12,9292 ± 0,0047 giorni0,07 UA0,17 ± 0,07
dSuper Terra7,09 – 13,8 M66,80 ± 0,14 giorni0,22 UA0,38 ± 0,09


Modello a sei pianeti (2010)

Le orbite dei pianeti di Gl 581 secondo il modello di Vogt et al. del 2010; le orbite sono rese circolari, mentre l'anello azzurro indica l'estensione della zona abitabile.

L'esame dei dati raccolti durante undici anni tramite gli strumenti HIRES, montato sui telescopi Keck, ed HARPS, presso l'osservatorio di La Silla, ha permesso la scoperta, resa nota nel settembre 2010, di altri due pianeti, denominati Gliese 581 g e Gliese 581 f.[10] Soprannominato Zarmina da uno dei suoi scopritori,[36] Gliese 581 g ha una massa stimata tra le 3,1 e le 4,3 masse terrestri, con un periodo orbitale di 36,56 giorni; la sua posizione all'interno della zona abitabile del sistema[10] lo rende particolarmente interessante per valutarne una potenziale abitabilità;[13] si ritiene che il pianeta sia soggetto a un blocco mareale che fa sì che il pianeta rivolga alla stella sempre la medesima porzione della superficie (rotazione sincrona).[10][37] Per Gliese 581 f è stata invece stimata una massa di circa 7 masse terrestri ed un periodo di rivoluzione di 433 giorni.[10]

I rapporti approssimati dei periodi delle orbite dei pianeti adiacenti sono, procedendo dall'interno verso l'esterno: 3:5, 2:5, 1:3, 1:2, 2:13.

Tuttavia, la scoperta è stata messa in dubbio da una successiva analisi dei dati, condotta da F. Pepe e presentata al 276° simposio dell'Unione Astronomica Internazionale, dalla quale non si è avuto un riscontro preciso della presenza di questi ultimi due pianeti,[14] motivo per il quale la Extrasolar Planets Encyclopaedia li menziona come non confermati.[38] Studi successivi, pubblicati nel settembre 2011, sembrano invece indicare che i due pianeti non esistano.[39]

Segue un prospetto delle componenti del sistema, in ordine di distanza dalla stella, secondo tale modello;[10] il modello prevede un'eccentricità orbitale pari a zero, dal momento che anche eventuali variazioni di questo dato non avrebbero come risultato un migliore adattamento del modello ai dati osservativi.[10]

PianetaTipoMassaPeriodo orb.Sem. maggioreEccentricità
eSuper Terra≥1,7 M3,14867 ± 0,00039 giorni0,0284533 ± 0,0000023 UA0
bGigante gassoso≥15,65 M5,36841 ± 0,00026 giorni0,0406163 ± 0,0000013 UA0
cSuper Terra≥5,36 M12,9191 ± 0,0058 giorni0,072993 ± 0,000022 UA0
g
(non confermato)
Super Terra≥3,1 M36,562 ± 0,052 giorni0,14601 ± 0,00014 UA
dSuper Terra≥5,6 M66,87 ± 0,13 giorni0,21847 ± 0,00028 UA0
f
(non confermato)
Super Terra≥7 M433 ± 13 giorni0,758 ± 0,015 UA
Gliese581.png
Diagramma artistico del sistema.

Uno studio che sconfessa l'esistenza di pianeti abitabili intorno a Gliese 581 (2014)

Secondo uno studio, pubblicato a metà del 2014 su Science Express, condotto dalle università americane della Pennsylvania e di Austin nel Texas e coordinato da Paul Robertson, i segnali che indicavano la presenza di due o forse tre pianeti orbitanti nella zona definita ‘abitabile’ intorno alla stella Gliese 581 sono falsi, essendo stati confusi con il rumore di fondo prodotto dall’intensa attività magnetica della stessa stella. “La nostra ricerca mette in evidenza come il rumore delle armoniche della rotazione della stella appartengono alla stessa gamma di quelle della sua zona abitabile. Questo aumenta il rischio di rilevazioni di pianeti inesistenti” ha detto Suvrath Mahadevan, uno degli autori dello studio.

Segnali radio dalla Terra

Nell'ottobre 2008 dei membri della rete web Bebo hanno inviato una trasmissione radio ad alta potenza in direzione del sistema di Gliese 581, denominata A Message from Earth, usando il radiotelescopio RT-70 dell'Agenzia Spaziale Ucraina. A causa della grande distanza, questa trasmissione arriverà presso Gliese 581 nell'anno 2029, ed un eventuale risposta potrà giungere non prima dell'anno 2049.[40]

Note

  1. ^ a b c d e f g V* HO Lib -- Variable Star, SIMBAD. URL consultato il 21 agosto 2008.
  2. ^ a b c d e f g Bonfils et al., The HARPS search for southern extra-solar planets, VI. A Neptune-mass planet around the nearby M dwarf Gl 581 (PDF), in Astronomy and Astrophysics, vol. 443, 2005, pp. L15–L18, DOI:10.1051/0004-6361:200500193. URL consultato il 27 aprile 2009.
  3. ^ a b c d Star: Gl 581, Extrasolar Planets Encyclopaedia. URL consultato il 27 aprile 2009.
  4. ^ a b c J. L. Bean, G. F. Benedict, M. Endl, Metallicities of M Dwarf Planet Hosts from Spectral Synthesis, in The Astrophysical Journal, vol. 653, nº 1, 2006, pp. L65–L68, DOI:10.1086/510527. URL consultato il 4 febbraio 2007.
  5. ^ a b c d e Selsis et al., Habitable planets around the star Gl 581?, in Astronomy and Astrophysics, vol. 476, nº 3, 2007, pp. 1373 – 1387, DOI:10.1051/0004-6361:20078091.
  6. ^ a b c F. van Leeuwen, HIP 74995, su Hipparcos, the New Reduction, Strasbourg Astronomical Observatory, 2007. URL consultato il 16 agosto 2008.
  7. ^ Entry 5594-1093-1, Tycho Catalogue, The Hipparcos and Tycho Catalogues, CDS ID I/239.
  8. ^ Il nome Gliese 581 deriva dal suo numero di catalogo nel "Catalogo delle stelle più vicine" compilato da Wilhelm Gliese; di questo catalogo esistono due edizioni, caratterizzate da differenti abbreviazioni. Le stelle indicate con la sigla Gl appartengono all'edizione del catalogo di Gliese del 1957, mentre quelle indicate con GJ sono state inserite nella successiva edizione del 1969. Gliese 581, la cui sigla è GJ 581, appartiene a quest'ultima categoria.
  9. ^ The One Hundred Nearest Star Systems, Research Consortium on Nearby Stars. URL consultato il 21 agosto 2008.
  10. ^ a b c d e f g h i j k S. S. Vogt, et al., The Lick-Carnegie Exoplanet Survey: A 3.1 MEarth Planet in the Habitable Zone of the Nearby M3V Star Gliese 581 (PDF), in Astrophysical Journal, 2010. URL consultato il 1º ottobre 2010.
  11. ^ Major Discovery: New Planet Could Harbor Water and Life, SPACE.com. URL consultato l'11 ottobre 2008.
  12. ^ a b c d e Mayor, et al., The HARPS search for southern extra-solar planets,XVIII. An Earth-mass planet in the GJ 581 planetary system (PDF), in Astronomy and Astrophysics, 2009.
  13. ^ a b (EN) NASA and NSF-Funded Research Finds First Potentially Habitable Exoplanet, NASA, 29 settembre 2010. URL consultato il 1º ottobre 2010.
  14. ^ a b R. Cowen, Existence of habitable exoplanet questioned, Science News, 13 ottobre 2010. URL consultato il 14 ottobre 2010.
  15. ^ Michael Richmond, Late stages of evolution for low-mass stars, Rochester Institute of Technology, 10 novembre 2004. URL consultato il 19 settembre 2007.
  16. ^ Gilles Chabrier, Isabelle Baraffe, Theory of Low-Mass Stars and Substellar Objects, in Annual Review of Astronomy and Astrophysics, vol. 38, 2000, pp. 337–377.
  17. ^ (EN) (EN) Xavier Bonfils, et al., Metallicity of M dwarfs - I. A photometric calibration and the impact on the mass-luminosity relation at the bottom of the main sequence, in Astronomy and Astrophysics, vol. 442, nº 2, 2 novembre 2005, pp. 635-642, DOI:10.1051/0004-6361:20053046. URL consultato il 16 gennaio 2010.
  18. ^ a b c S. Udry, X. Bonfils, X. Delfosse, T. Forveille, M. Mayor, et al, The HARPS search for southern extra-solar planets. XI. Super-Earths (5 and 8 M) in a 3-planet system, in Astronomy and Astrophysics, vol. 469, nº 3, 2007, pp. L43 – L47, DOI:10.1051/0004-6361:20077612. URL consultato il 18 agosto 2008.
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  37. ^ Keck Observatory discovers the first Goldilocks exoplanet, Keck Observatory, 29 settembre 2010. URL consultato il 29 settembre 2010.
  38. ^ Notes for star Gl 581, The Extrasolar Planets Encyclopaedia. URL consultato l'11 ottobre 2010.
  39. ^ Only 4 planets in the Gl~581 system, arXiv. URL consultato il 14 settembre 2011.
  40. ^ Zimbio Pilot - Gliese 581c, Zimbio.com, 13 ottobre 2008. URL consultato il 23 aprile 2009.

Bibliografia

Libri

  • (EN) Martin Schwarzschild, Structure and Evolution of the Stars, Princeton University Press, 1958, ISBN 0-691-08044-5.
  • AA.VV, L'Universo - Grande enciclopedia dell'astronomia, Novara, De Agostini, 2002.
  • J. Gribbin, Enciclopedia di astronomia e cosmologia, Milano, Garzanti, 2005, ISBN 88-11-50517-8.
  • W. Owen, et al, Atlante illustrato dell'Universo, Milano, Il Viaggiatore, 2006, ISBN 88-365-3679-4.
  • J. Lindstrom, Stelle, galassie e misteri cosmici, Trieste, Editoriale Scienza, 2006, ISBN 88-7307-326-3.
  • C. Abbondi, Universo in evoluzione dalla nascita alla morte delle stelle, Sandit, 2007, ISBN 88-89150-32-7.

Carte celesti

  • Tirion, Rappaport, Lovi, Uranometria 2000.0 - Volume II - The Southern Hemisphere to +6°, Richmond, Virginia, USA, Willmann-Bell, inc., 1987, ISBN 0-943396-15-8.
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  • Tirion, The Cambridge Star Atlas 2000.0, 3ª ed., Cambridge, USA, Cambridge University Press, 2001, ISBN 0-521-80084-6.

Voci correlate

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