Найдены четыре экзопланеты у ближайшей одиночной звезды Барнарда

С 1916 года астрономы охотились за планетами, вращающимися вокруг звезды Барнарда – ближайшего к нам одиночного светила, расположенного всего в 5,96 световых годах.

Ранее поступали сообщения о неубедительных признаках присутствия планет в этой одинокой системе, но теперь многолетние поиски увенчались успехом. После предварительного открытия одного кандидата в октябре прошлого года, команда под руководством Ритвика Басанта из Чикагского университета подтвердила его существование и обнаружила еще три планеты, доведя общее число известных миров вокруг звезды Барнарда до четырех.

Особенно впечатляет, что все четыре экзопланеты меньше Земли – это самые сложные для обнаружения объекты среди всего разнообразия планет, найденных в нашей Галактике.

“Невероятно захватывающее открытие, – говорит Басант. – Звезда Барнарда – наш космический сосед, и мы так мало о ней знаем. Это прорыв, демонстрирующий точность новых инструментов по сравнению с предыдущими поколениями.”

Звезда Барнарда, также известная как GJ 699, представляет особый интерес для охотников за экзопланетами по нескольким причинам. Во-первых, из-за ее близости: ближе к Земле находятся только звезды системы Альфа Центавра.

Во-вторых, звезда Барнарда – это не Солнце, а красный карлик, самый распространенный тип звезд в Галактике. Изучение красных карликов позволяет нам лучше понять нашу галактическую окрестность, планетарные системы вокруг одиночных звезд и, самое главное, потенциальную обитаемость планет в таких системах.

Несмотря на то, что в каталоге подтвержденных экзопланет уже почти 6000 объектов, обнаружить миры, вращающиеся вокруг чужих звезд, – задача не из легких. Экзопланеты настолько малы и тусклы по сравнению со своими звездами, что астрономы вынуждены искать косвенные признаки их присутствия.

Основными методами являются периодическое, слабое затемнение света звезды, когда планета проходит между нами и звездой (транзит), или небольшое смещение звезды (радиальная скорость), вызванное тем, что звезда и планета вращаются вокруг общего центра масс.

В случае звезды Барнарда транзитов не обнаружено. Первоначальное открытие в прошлом году было основано на анализе радиальной скорости, что указывает на то, что плоскость орбиты экзопланет ориентирована не вдоль нашей линии зрения.

Эти сигналы чрезвычайно слабы и трудно различимы. Басант и его коллеги использовали инструмент MAROON-X, установленный на телескопе Gemini North на Гавайях, для наблюдения за звездой в течение 112 ночей на протяжении трех лет. Затем они тщательно проанализировали данные, выискивая малейшие колебания в положении звезды.

Результаты показали наличие четырех экзопланет, что позволило команде рассчитать их массы и периоды обращения:

Барнарда b: масса 0,3 земной, период обращения 3,2 дня.
Барнарда c: масса 0,34 земной, период обращения 4,1 дня.
Барнарда d: масса 0,26 земной, период обращения 2,3 дня.
Барнарда e: масса 0,19 земной, период обращения 6,7 дня.

Все эти орбиты слишком близки к звезде для поддержания жизни в привычном нам понимании – на таком расстоянии температура поверхности слишком высокая для существования жидкой воды. Кроме того, мы пока не знаем, из чего состоят эти экзопланеты. Учитывая их массу, наиболее вероятен каменистый состав, как у Меркурия, но нельзя полностью исключать и небольшие газовые миры.

Это исследование также показывает, как легко пропустить маленькие экзопланеты, даже если они, можно сказать, находятся прямо у нас под носом. Малое количество обнаруженных планет, похожих на Землю, в Галактике, вероятно, объясняется именно нашей неспособностью их находить.

Однако Барнарда e, с массой всего 0,19 земной, является самой маломассивной экзопланетой, обнаруженной методом радиальной скорости. Это означает, что наши возможности по поиску подобных миров постоянно растут.

“Часто наша работа состоит из небольших шагов, и бывает трудно увидеть общую картину, – говорит Басант. – Но мы нашли что-то, что человечество, как мы надеемся, не забудет. Это чувство открытия невероятно.”

Результаты исследования опубликованы в журнале The Astrophysical Journal Letters.