Астрономы обнаружили новые доказательства того, что вокруг звезды Барнарда, второй ближайшей к Земле звездной системы, вращаются не одна, а целых четыре крошечные планеты. Эти четыре планеты, масса каждой из которых составляет всего от 20 до 30% массы Земли, находятся так близко к своей родной звезде, что облетают вокруг нее за считанные дни. Это, вероятно, означает, что они слишком горячие, чтобы быть пригодными для жизни, но находка является новым ориентиром для обнаружения небольших планет вокруг ближайших звезд. Полученная в результате статья опубликована в Astrophysical Journal Letters.
"Это действительно захватывающая находка — звезда Барнарда является нашим космическим соседом, и все же мы так мало знаем о ней", - сказал Ритвик Басант, аспирант Чикагского университета и первый автор исследования. "Это свидетельствует о прорыве в точности этих новых приборов предыдущих поколений".
Это открытие добавляет веса ноябрьскому исследованию, проведенному командой, использующей другой телескоп, которая обнаружила убедительные доказательства существования одной планеты вокруг звезды Барнарда и намеки на другие.
В новом исследовании приняли участие ученые из обсерватории Джемини/Национального научного фонда NOIRLab, Гейдельбергского университета и Амстердамского университета.
Колебания звезды
В течение столетия астрономы изучали звезду Барнарда в надежде обнаружить планеты, вращающиеся вокруг нее. Впервые обнаруженная Э. Э. Барнардом в Йеркской обсерватории в 1916 году, это ближайшая система, имеющая ту же конфигурацию, что и наша, то есть только с одной звездой. (В абсолютно ближайшей к нам звездной системе, Проксиме Центавра, три звезды вращаются друг вокруг друга, что меняет динамику формирования планет и их орбит).
Звезда Барнарда относится к типу М-карликовых звезд, которых, как мы теперь знаем, чрезвычайно много во Вселенной. Поэтому ученые хотели бы узнать больше о том, какие планеты они содержат.
Проблема в том, что эти далекие планеты слишком малы, чтобы их можно было увидеть рядом с сиянием их звезд даже в наши самые мощные телескопы. Это означает, что ученым пришлось проявить творческий подход к их поиску.
Одной из таких инициатив руководил профессор Учикаго. Джейкоб Бин, чья команда создала и установила прибор под названием MAROON-X, который прикреплен к телескопу Gemini на вершине гавайской горы и предназначен специально для поиска далеких планет.
Поскольку звезды намного ярче, чем их планеты, легче наблюдать за воздействием планет на звезды — например, следить за ветром, наблюдая за движением флага.
MAROON-X ищет один из таких эффектов: гравитация каждой планеты слегка влияет на положение звезды, что означает, что звезда, кажется, колеблется взад-вперед. MAROON-X настолько точно измеряет цвет света, что может уловить эти незначительные изменения и даже определить количество и массы планет, которые должны вращаться вокруг звезды, чтобы добиться такого эффекта.
Басант, Бин и их команда тщательно откалибровали и проанализировали данные, полученные в течение 112 различных ночей в течение трех лет. Они нашли убедительные доказательства существования трех планет вокруг звезды Барнарда.
Когда команда объединила свои выводы с данными ноябрьского эксперимента другой команды, которые были получены с помощью прибора ESPRESSO на Очень большом телескопе в Чили, они увидели убедительные доказательства существования четвертой планеты.
По мнению ученых, эти планеты, скорее всего, являются каменистыми, а не газовыми, как Юпитер. Это будет трудно определить с уверенностью; угол, под которым мы видим их с Земли, означает, что мы не можем наблюдать, как они проходят перед своей звездой, что является обычным способом определить, является ли планета скалистой. Но, собирая информацию о похожих планетах вокруг других звезд, мы можем сделать более точные предположения об их составе.
Тем не менее, команда смогла с достаточной степенью уверенности исключить существование других планет в обитаемой зоне вокруг звезды Барнарда.
"Действительно захватывающе"
Звезду Барнарда называют "большим белым китом" среди охотников за планетами; несколько раз за последнее столетие группы ученых объявляли о доказательствах того, что вокруг звезды Барнарда вращаются планеты, но позже они были опровергнуты.
Но эти последние результаты, независимо подтвержденные в двух разных исследованиях с помощью разных приборов ESPRESSO и MAROON-X, означают гораздо большую степень достоверности, чем любые предыдущие результаты.
"Мы наблюдали в разное время суток в разные дни. Они находятся в Чили, а мы на Гавайях. Наши команды вообще не координировали свои действия друг с другом", - сказал Басант. "Это дает нам большую уверенность в том, что это не фантомы в данных".
Это одни из самых маленьких планет, обнаруженных с помощью этого метода наблюдений. Ученые надеются, что это ознаменует новую эру поиска все новых и новых планет во Вселенной.
Большинство скалистых планет, которые мы обнаружили до сих пор, намного больше Земли, и они кажутся довольно похожими по всей галактике. Но есть основания полагать, что планеты меньшего размера будут иметь более разнообразный состав. По мере того, как мы будем находить все больше таких объектов, мы сможем получить больше информации о том, как формируются эти планеты и что делает их пригодными для жизни.
По словам ученых, сама находка тоже была захватывающей.
"В конце декабря мы очень интенсивно работали над этими данными, и я все время думал об этом", - сказал Бин. "Это было похоже на то, что мы внезапно узнали что-то такое, чего никто другой не знает о Вселенной. Мы просто не могли дождаться, когда раскроем этот секрет.
"Многое из того, что мы делаем, может быть постепенным, и иногда трудно увидеть картину в целом", - сказал он. "Но мы нашли то, о чем человечество, надеюсь, будет знать вечно. Это невероятное чувство открытия".
