Астрономи з Чиказького університету остаточно підтвердили існування чотирьох невеликих кам’янистих планет, що обертаються навколо зірки Барнарда — другої найближчої до Землі зоряної системи на відстані лише шести світлових років, використовуючи спеціалізований спектрометр MAROON-X на телескопі Gemini North на Гаваях.
Відкриття у космічному сусідстві
Це відкриття має особливе значення через близькість зірки Барнарда. Розташована зовсім поруч у космічних масштабах, ця зоряна система залишалася загадковою протягом десятиліть. Астрономи висували численні припущення про наявність планет на її орбіті.
“Близькість Зірки Барнарда дозволила нам спостерігати її навіть у ночі з поганою погодою, оскільки її яскравість робила її доступною навіть за неоптимальних умов”, — пояснює Рітвік Басант, аспірант Чиказького університету та співавтор дослідження. Це допомогло зібрати достатньо даних для виявлення дуже малих планет.
Зірка Барнарда — червоний карлик, також відомий як М-карлик, примітна ще й тим, що має найшвидший власний рух серед усіх відомих зірок. Ця особливість робить її унікальним об’єктом для вивчення.
Унікальна методологія дослідження
Команда під керівництвом Джейкоба Біна і Рітвіка Басанта використовувала передовий спектрометр MAROON-X на телескопі Gemini North. Цей інструмент вимірює “радіальну швидкість” — незначні коливання зірки, спричинені гравітаційним впливом планет.
MAROON-X зібрав 112 вимірювань радіальної швидкості зірки Барнарда протягом 2021-2023 років. Додатково використовувались дані зі спектрографа ESPRESSO, розміщеного на Дуже великому телескопі в Чилі, який зафіксував 149 вимірювань.
Для підтвердження найменшої планети довелося об’єднати дані обох інструментів. Це демонструє, наскільки складним є виявлення малих планет навіть навколо близьких зірок.
Характеристики виявлених планет
Усі чотири виявлені планети значно менші за Землю. Найвіддаленіша планета в системі — планета d, має масу лише 26% від маси Землі. Вона обертається навколо зірки Барнарда кожні 2,34 дні на відстані 2,8 мільйона кілометрів.
Планета b, яку спершу виявили в даних ESPRESSO у 2024 році, має масу 30% від земної. Її орбітальний період становить 3,15 дня, а відстань до зірки — 3,4 мільйона кілометрів.
Найважча серед чотирьох — планета c, з масою 33,5% від земної. Вона обертається навколо зірки на відстані 4,1 мільйона кілометрів з періодом 4,12 дня.
Найменша — планета e, маса якої становить лише 19% від маси Землі. Її орбітальний період — 6,74 дня, а відстань до зірки — 5,7 мільйона кілометрів.
Надзвичайна компактність системи
Система зірки Барнарда вражає своєю компактністю. Між планетами d і b всього 600 000 кілометрів, а між b і c — 700 000 кілометрів. Для порівняння, середня відстань між Землею і Місяцем становить 384 000 кілометрів.
Усі чотири планети розташовані настільки близько до своєї зірки, що їхні орбіти могли б поміститися всередині орбіти сонячного зонда НАСА Parker. Цей зонд наближається до Сонця на відстань 3,9 мільйона миль (6,2 мільйона кілометрів).
Така компактність нагадує іншу систему навколо червоного карлика — TRAPPIST-1, де сім планет розташовані в межах 5,75 мільйона миль (9,267 мільйона кілометрів) від центральної зірки. Подібне розташування може бути характерною рисою планетних систем навколо малих зірок.
Перспективи для пошуку життя
Усі виявлені планети знаходяться занадто близько до зірки Барнарда, щоб підтримувати життя, яким ми його знаємо. Вони занадто гарячі через близькість до зірки, незважаючи на те, що сама зірка менша та холодніша за наше Сонце.
Зона придатності для життя навколо зірки Барнарда відповідала б світам з орбітальними періодами від 10 до 42 днів. Наразі жодної планети на такій відстані не виявлено.
Однак дослідники не виключають можливості існування менших планет у зоні придатності для життя. Для їх виявлення потрібно зібрати більше даних.
Майбутні дослідження
Вчені планують продовжувати пошуки більшої кількості планет на орбіті зірки Барнарда. Вже зараз у них є додаткові дані за 2024 рік, які не були використані в цьому дослідженні.
Басант вважає, що ще приблизно 50 точок даних були б ідеальними для досягнення максимальної чутливості з наявними інструментами. Подальші спостереження можуть виявити менші планети в зоні придатності для життя.
На жаль, жодна з виявлених планет не проходить транзитом перед своєю зіркою з нашої точки зору. Це обмежує можливості для вивчення їхніх атмосфер за допомогою транзитної спектроскопії.
Незважаючи на це, “теплове випромінювання планет можна вивчати за допомогою космічного телескопа Джеймса Вебба, хоча це залишається складним завданням”, — вказує Басант. Такі спостереження можуть надати цінну інформацію про склад та умови на цих світах.
Результати дослідження були опубліковані 11 березня в журналі The Astrophysical Journal Letters, доповнюючи наше розуміння найближчого космічного оточення та різноманіття планетних систем у Чумацькому Шляху.