13.3K
Во второй по удаленности от Солнца звездной системе, расположенной в 6 световых годах от нас, открыта каменистая экзопланета, которая по крайней мере в 3,2 раза массивнее Земли и вращается на орбите красного карлика вблизи линии снега. Статья, описывающая исследование и выводы, опирающиеся на данные более чем 20 лет наблюдений за звездой Барнарда с помощью десяти различных инструментов по всему миру, представлена в журнале Nature.
«Звезда Барнарда является одним из самых печально известных объектов для астрономов, поскольку в прошлом на ее орбите уже открывались планеты, но повторный анализ данных указывал на ошибки в расчетах. Однако теперь мы с 99-процентной уверенностью заявляем, что как минимум одна планета там есть!» – рассказывает Гильем Англада Эскюде, один из участников исследования из Университета Королевы Марии в Лондоне (Великобритания).
Экзопланета открыта в рамках проектов Red Dots и CARMENES и является результатом тесного сотрудничества международной команды, состоящей из более чем 60 ученых.
Самая быстрая звезда на небе
Звезда Барнарда проживает в экваториальном созвездии Змееносца, видимом на всей территории России за исключением северных регионов. Она является четвертой по удаленности от Солнца звездой и ближайшим одиночным светилом. Открыта в 1916 году американским астрономом Эдвардом Эмерсоном Барнардом, в честь него и названа. В конце 1960-х годов американский астроном Питер ван де Камп заявил о существовании в ее системе трех газовых гигантов, однако на сегодняшний день его расчеты считаются ошибочными.
Звезда Барнарда – холодный старый маломассивный красный карлик, возраст которого оценивается в 7-10 миллиардов лет. И по массе, и по радиусу она меньше нашего Солнца примерно в шесть раз. Звезду Барнарда часто называют «летящей» или «беглянкой», поскольку она обладает самой большой скоростью углового перемещения по небесной сфере среди всех известных. За 174 земных года этот красный карлик смещается на небе на полградуса, что соответствует полному диску Луны, а общая скорость звезды относительно Солнца составляет примерно 500 000 километров в час.
Двадцатилетний мониторинг звезды Барнадра
Поиск экзопланет на орбите звезды Барнарда продолжается уже несколько десятков лет, однако до сегодняшнего дня астрономы оставались с пустыми руками. Прорыв был осуществлен только в результате объединения измерений нескольких высокоточных инструментов, смонтированных на телескопах в разных частях мира.
«Мы объединили архивные данные, полученные другими исследователями, с новыми перекрывающимися измерениями звезды Барнарда, выполненными с разным оборудованием. Именно такая комбинация стала ключевым фактором в открытии внесолнечного мира», – пояснил Гильем Англада Эскюде.
Для поиска экзопланеты астрономы использовали эффект Доплера, суть которого заключается в следующем. Массивный объект, вращающийся вокруг звезды, под действием силы притяжения заставляет ее немного смещаться. Когда звезда движется от Земли, ее спектр испытывает красное смещение, то есть длины волн в спектре немного увеличиваются, а когда звезда движется к Земле, длины волн ее излучения смещаются в короткую, голубую сторону.
Исследователи используют этот эффект, чтобы измерить изменения скорости звезды, вызванные присутствием экзопланеты, для чего нужна необыкновенная точность. Приемник HARPS Европейской южной обсерватории, сыгравший важную роль в открытии, способен регистрировать изменения скорости светила в 3,5 километра в час. Такой способ «ловли» далеких миров называется методом лучевых скоростей, и он впервые был использован для регистрации суперземли на столь далекой от материнской звезды орбите.
«Мы использовали наблюдения, выполненные с различными инструментами на протяжении двадцати лет, получив таким образом один из самых протяженных и больших массивов данных, когда-либо использовавшихся для точных измерений лучевых скоростей. В результате мы получили огромное количество информации – массив из 771 измерения», – добавил Игнасий Рибас, ведущий автор исследования из Института космических исследований Каталонии.
Замороженная суперземля и жизнь на ней
Новая планета, обозначенная звезда Барнарда b (Barnard’s star b, GJ 699 b), является второй по удаленности от Земли из известных, после Проксима b. Данные наблюдений говорят о том, что она принадлежит к классу «суперземель». Ее масса составляет не менее 3,2 масс Земли, а один год на экзопланете длится 233 земных дня.
Учитывая, что ее материнская звезда довольно слабая, звезда Барнарда b получает от своего светила всего 2 процента энергии от количества, поступающего на Землю от Солнца.
Несмотря на относительную близость к материнской звезде, примерно 0,4 астрономической единицы, экзопланета лежит вблизи линии снега, границы, за которой летучие компоненты, такие, как водяной пар, могут конденсироваться в лед. В этом замороженном и темном мире температура, вероятно, близка к –170 градусам по Цельсию. Для жизни в известной нам форме эти условия нельзя назвать благоприятными.
Дальнейшее изучение
«Мы продолжим наблюдения этой быстролетящей звезды, чтобы исключить возможные – хоть и крайне маловероятные – естественные вариации ее яркости, которые могли быть ошибочно интерпретированы как присутствие планеты», – говорит Игнасий Рибас.
Дальнейшие наблюдения, направленные на повышение уверенности в полученном результате, уже ведутся в различных обсерваториях. Кроме этого, система звезды Барнарда является отличным кандидатом для изучения следующим поколением телескопов, специально предназначенных для непосредственного изображения экзопланет, в частности, NASA «Wide Field Infrared Survey Telescope» (WFIRST), запуск которого намечен на 2024 год.
Если звезда Барнарда b будет отображена напрямую, это предоставит важную информацию о ее свойствах, а также расширит понимание типов планет, которые образуются вокруг красных карликов.