A Föld második legközelebbi csillagrendszere az egyik legintenzívebben vizsgált célpont a galaxisban. A csillagászok évtizedek óta mérik a csillag apró tulajdonságait, keresik a bolygók keringési jeleit, és az évek során itt és ott adtak utalásokat a csillag esetleges meghúzódására, ám bármit soha nem lehetett meggyőzőnek tekinteni.
Most azonban a csillagászok erőteljes jeleket fedeztek fel arra vonatkozóan, hogy a Barnard-csillagnak, amely mindössze hat fényévnyire van, egy vagy több bolygó kering körül.
A Red Dots exoplanet vadászati intézmény kutatócsoportja ma közzétett egy tanulmányt a Nature-ban, amely több mint 20 éves csillagmegfigyeléseket foglal össze. A munka felhívta a figyelmet egy szokatlan bolygójelöltre: egy szuperhideg bolygóra, amely a Föld tömegének körülbelül 3, 2-szerese és amely 233 naponként körözteti csillagát.
A művész benyomása Barnard csillag bolygójáról a csillag narancssárga színe alatt. (IEEC / Science-Wave - Guillem Ramisa) A Barnard's Star, egy kicsi vörös törpe régóta elsődleges célpont a bolygó vadászatában. 1963 és 1972 között a csillagnak széles körben azt hitték, hogy egy vagy több gázipari óriás otthont ad, amely a legkorábbi extrasoláris bolygó állításaiból származik, amelyekre széles körű figyelmet kapott. A „bolygók” azonban nem más, mint egy műszeres probléma a Pennsylvaniai Swarthmore-i Sproul Megfigyelőközpontnál, amelynek igazgatója, Peter van de Kamp először állította, hogy bolygók léteznek a csillag körül.
Azóta azóta a bolygóvadász a bolygóvadász után a távcsöveket a csillag felé mutatta, hogy bármi jele legyen a szokatlannak. Bár a Barnard-csillag a Föld második legközelebbi csillagrendszere - az Alpha Centauri rendszer három csillagja után - a csillagászok továbbra is üres kézzel léptek fel, amíg sok éves adat meg nem szerezhető.
Ez a hideg Super-Earth a második legközelebb álló exoplanet a Földhez, a Proxima Centaur b. Után.
"Végül elég szilárdan hiszünk abban, hogy az objektum ott van" - mondja Ignasi Ribas a Ciències de l'Espai Intézetből és a cikk vezető szerzőjéből. "Mindig kissé óvatosnak kell maradnunk, és természetesen több adatnak meg kell erősítenie az eset indokoltságát, de elég biztosak voltunk abban, hogy hajlandóak vagyunk továbblépni a közzétételhez."
A bolygó megtalálásának kihívása részben a csillagászok által alkalmazott módszerből származik: radiális sebesség (RV). A sugárirányú sebesség-módszer gravitációs változásokat keres, amikor egy bolygó ráhúzza vagy meghúzza csillagát. A módszer nagyszerű nagy bolygók felkutatására, és hatékonyan alkalmazták kisebb, közeli bolygók, például a Proxima Centauri b felfedezéséhez, de a kicsi, távoli bolygók megtalálásához ez teljesen más kérdés.
Ahogy az új bolygó ismert, a Barnard's Star b csillag sugársebessége másodpercenként csak 1, 2 méterrel változik. Az RV módszerrel felfedezett első bolygók másodpercenként 13 méteres változást okoztak, ez a jel kevesebb, mint 10% -nál nagyobb a többi sikeres lelet erősségénél.
Cullen Blake, a Pennsylvaniai Egyetem professzora, aki nem vett részt a vizsgálatban, azt mondja, hogy az RV-adatok némelyikét potenciálisan megzavarhatta a csillag csillagtevékenysége. Ennek ellenére a megfigyelések egyedülálló száma meglehetõsen meggyõzõen bizonyítja, hogy a bolygó ott van.
"Úgy tűnik, hogy van némi jelentős zaj a csillagok aktivitása szempontjából, amelyeket modelleztek" - mondja. "[A jelölt] statisztikai jelentőség szempontjából nagyon erős."
Az első utalások arra, hogy Barnard bolygója ott volt, 2015-ben érkeztek, amikor a cikk egyik szerzője, Mikko Tuomi a csillag meglévő sugársebességi adatait megnézte, és 233 napos időszak szerint változást talált. Abban az időben egy bolygóobjektum esetére (a csillagra jellemző valamiféle tevékenység helyett) nem volt elég erős ahhoz, hogy önmagában álljon.
Ribas és csapata Barnard csillagának 800 különféle megfigyelését használta fel a bolygó létezésének bizonytalanságának csökkentésére. Miután összeomlott a több évtizedes értékű adat, a Barnard's Star b léte meglehetősen biztosnak tűnik - bár az örökké óvatos Red Dots csapat továbbra is bolygójelöltnek hívja.
A naptól legközelebbi csillagokhoz viszonyított távolság grafikus ábrázolása. Barnard csillaga a második legközelebbi csillagrendszer, és nekünk a legközelebbi egyetlen csillag. (IEEC / Science-Wave - Guillem Ramisa) A kutatók az adatokban valami mást is találtak: egy másik bolygó gyenge bizonyítékait, amelyet Barnard csillagának c ismertek. A rendszernek ez a kísérteties második bolygója, ha létezik, hosszú keringési periódusú és Neptunusz tömegére számít. A gázbolygó létezését még nehezebb bebizonyítani, mivel 10 éves periódusa azt jelenti, hogy gyengébb jelet ad. Érdemes megjegyezni, hogy a mérések a bolygó hasonló időtartamra helyezik a van de Kampi állításokat az 1960-as években.
Van de Kamp azt gondolta, hogy legalább két bolygót lát, egyet egy 12 éves és egy 25 éves pályán, mindkettő a Jupiter tömege körül. A nyomok asztrometrikus jelekből származtak, amelyek egy csillag útjában a láthatatlan bolygó befolyása miatt eltérést keresnek a középső vonaltól.
Az új jel viszont úgy tűnik, hogy körülbelül 15 Föld tömegére utal, ami valószínűtlen, hogy a Földről észrevehető asztrometrikus jelet jelez. (Az új cikk megemlíti, hogy a Gaia, az űrbeli alapú csillagászati megfigyelőközpont megerősítheti a bolygót.) Mérete miatt a bolygó másodpercenként körülbelül 3–4 méter sugársebesség-változást hajt végre - erősebb, mint a többi bolygójelölt., de a megfigyelések száma nélkül, hogy kizárja az alternatív magyarázatot.
"Nem állítjuk, hogy ez valamilyen módon kapcsolódik a van de Kamp csillagászati bolygókhoz" - mondja Ribas. Megjegyzi azonban, hogy érdekes véletlen egybeesés. „Látunk némi variációt. A csillagokról ismert, hogy aktivitási ciklusokat mutatnak, tehát ez lehet a csillagok aktivitásának ciklusa [nem egy bolygó]. ”
A hóvilág 233 napos periódusa, a Barnard's Star b, messze túlmutat a csillag lakható területein. Annak ellenére, hogy a bolygó közelebb van csillagához, mint a Föld a Naphoz, Barnard csillaga nagyon kicsi és hideg összehasonlítva. A bolygó kering egy olyan területen, amelyet úgynevezett „hóvonalnak” hívnak, ahol a sziklás testek hajlamosak utat adni a jeges testeknek. A tanulmány azt is állítja, hogy nincs bizonyíték a Föld tömegének körül a Barnard-csillag lakható övezetében - bár a Mars-tömegű tárgyak nem voltak kizárva.
De még ha ez a világ is túl hideg az élethez, amint azt tudjuk, érdekes felfedezést jelez, mivel a bolygó sokkal távolabb van a házigazda csillagától, mint más apró vörös törpék körül keringő bolygók (például a Proxima Centauri b, amelynek van egy mindössze 11 napos időszak). Kutatási szempontból a bolygó közelebb van, mint bármely ismert exoplanet, kivéve a bolygót, és 10 000 év múlva a Barnard-csillag valójában beköltözött, hogy a legközelebbi csillag legyen a napunknak. A fizikusok már gondolkodnak egy miniatűr szonda elindításának módjáról a Proxima Centauri b közelében, kb. 4, 2 fényév távolságra - és a jövőben a Barnard csillag b újabb célpont lehet.
"Úgy érzem, hogy ezek a dolgok valószínűleg meglehetősen gyakoriak, de a kibontásuk sokkal nehezebb" - mondja Blake olyan távoli, kicsi, hosszú távú bolygókról, mint a Barnard's Star b. "Azt hiszem, hogy lesz több ilyen kampány."
