Чотири крихітні планети виявлено навколо зірки Барнарда

Астрономи оголосили про сенсаційне відкриття: навколо зірки Барнарда, другої найближчої до Землі зоряної системи, обертається не одна, а одразу чотири крихітні планети. Ці світи, маса яких становить лише 20–30% від маси Землі, розташовані настільки близько до своєї зірки, що здійснюють повний оберт навколо неї за лічені дні. Таке розташування, ймовірно, робить їх занадто гарячими для існування життя, однак це відкриття встановлює новий стандарт у виявленні невеликих планет поблизу найближчих зірок.

«Це надзвичайно захоплююче відкриття — зірка Барнарда є нашим космічним сусідом, але ми досі так мало про неї знаємо», — зазначив Рітвік Басант, аспірант Чиказького університету та перший автор дослідження. «Це свідчить про прорив у точності нових інструментів порівняно з попередніми поколіннями». Ця знахідка підтверджує результати дослідження, опублікованого в листопаді іншою командою, яка використовувала телескоп ESPRESSO у Чилі й виявила переконливі докази існування однієї планети та натяки на інші.

Нове дослідження, проведене за участю вчених з Обсерваторії Джеміні/Національного наукового фонду NOIRLab, Гайдельберзького університету та Амстердамського університету, було опубліковано 11 березня в журналі The Astrophysical Journal Letters. Воно стало результатом тривалих спостережень за зіркою Барнарда, яку астрономи вивчають уже століття в надії знайти навколо неї планети. Зірка, відкрита Е. Е. Барнардом у 1916 році в Єркській обсерваторії, є найближчою системою з однією зіркою, на відміну від Проксими Центавра, де три зірки обертаються одна навколо іншої, що ускладнює динаміку формування планет.

Зірка Барнарда належить до типу M-карликів — найпоширенішого класу зірок у Всесвіті. Вчені прагнуть дізнатися більше про те, які планети можуть утворюватися навколо таких зірок. Однак виявити ці далекі світи надзвичайно складно: вони занадто малі, щоб їх можна було побачити на тлі яскравого світла зірки навіть за допомогою найпотужніших телескопів. Тому астрономам довелося вдатися до креативних методів пошуку.

Одним із таких інструментів став MAROON-X, створений командою професора Чиказького університету Джейкоба Біна й установлений на телескопі Джеміні на вершині гори на Гаваях. Цей прилад розроблений спеціально для пошуку віддалених планет. Оскільки зірки значно яскравіші за свої планети, вчені шукають непрямі ознаки їхньої присутності, подібно до того, як рух прапора вказує на силу вітру. MAROON-X фіксує найдрібніші зміни в кольорі світла зірки, спричинені гравітаційним впливом планет, які змушують зірку злегка «хитатися». Ця техніка дозволяє не лише виявити планети, а й визначити їхню кількість і приблизну масу.

Команда Басанта й Біна провела ретельний аналіз даних, зібраних протягом 112 ночей за три роки. Їм вдалося знайти переконливі докази існування трьох планет. А коли вони об’єднали свої результати з даними попереднього дослідження, проведеного за допомогою ESPRESSO на Дуже великому телескопі в Чилі, з’явилися підстави припускати існування четвертої планети.

Ці планети, ймовірно, є кам’янистими, а не газовими, як Юпітер, хоча остаточно підтвердити це складно. Кут, під яким ми спостерігаємо систему з Землі, не дозволяє побачити, як планети проходять перед зіркою — стандартний метод визначення їхнього складу. Проте, спираючись на дані про подібні планети навколо інших зірок, вчені можуть робити обґрунтовані припущення. Водночас команді вдалося з високою впевненістю виключити наявність інших планет у зоні, придатній для життя, навколо зірки Барнарда.

Зірка Барнарда давно була «білим китом» для мисливців за планетами. Протягом минулого століття кілька груп оголошували про виявлення планет у цій системі, але згодом ці дані спростовувалися. Нинішні результати, незалежно підтверджені двома різними дослідженнями за допомогою ESPRESSO і MAROON-X, мають значно вищий рівень достовірності. «Ми проводили спостереження в різний час і в різних умовах. Вони — в Чилі, ми — на Гаваях. Наші команди не координували роботу», — пояснив Басант. «Це дає нам впевненість, що ці сигнали — не привиди в даних».

Ці планети належать до найменших, виявлених за допомогою цієї техніки спостережень. Вчені сподіваються, що це відкриття започаткує нову еру пошуків планет у Всесвіті. Більшість відомих кам’янистих планет значно більші за Землю й мають схожий склад у різних куточках галактики. Але є підстави вважати, що менші планети можуть мати більш різноманітний склад. Виявлення таких об’єктів дозволить дізнатися більше про процеси формування планет і умови, які сприяють їхній придатності для життя.

Саме відкриття стало справжньою подією для дослідників. «Наприкінці грудня ми інтенсивно працювали над цими даними, і я весь час про них думав», — згадує Бін. «Це було відчуття, ніби ми раптом дізналися щось про Всесвіт, чого не знає ніхто інший. Ми не могли дочекатися, щоб поділитися цією таємницею». Він додав: «Багато з того, що ми робимо, має поступовий характер, і іноді важко побачити ширшу картину. Але ми відкрили щось, що людство, сподіваюся, знатиме вічно. Це відчуття відкриття неймовірне».

До дослідження також долучилися постдокторанти Чиказького університету Рафаель Луке, Лілі Чжао, Таня Дас і Девід Каспер, аспірантка Медісон Брейді, студентка бакалаврату Ніна Браун і магістр Рохан Гупта. Ця знахідка не лише розширює наші знання про найближчі зоряні системи, а й відкриває двері до нових відкриттів у космічній науці.