У звезды Барнарда открыты сразу 4 землеподобных планеты

Звезда Барнарда, красный карлик спектрального класса M4V, расположена всего в 6 световых годах от Солнца. Это самая близкая к нам одиночная звезда, что делает её ключевым объектом для изучения экзопланет. После десятилетий поисков международная группа астрономов объявила об обнаружении сразу четырёх планет в её системе. Результаты исследования, опубликованные в The Astrophysical Journal Letters 11 марта 2024 года, основаны на данных спектрографов MAROON-X и ESPRESSO.

История наблюдений – от мифов к реальности

Открытая в 1916 году Эдвардом Эмерсоном Барнардом, эта звезда долгое время привлекала внимание охотников за экзопланетами. Её собственное движение на небе составляет 10.3 угловых секунды в год – самое быстрое среди известных звезд, поэтому её еще называют «Летящая звезда Барнарда». Однако магнитная активность M-карликов и технические ограничения прошлых лет приводили к ложным сигналам. Планет у нашей соседки обнаружено не было.

Расположена звезда Барнарда в созвездии Змееносца, имеет видимую яркость 9,57m, поэтому доступна для небольших телескопов.

Почему система уникальна?

Звезда Барнарда – идеальная лаборатория для проверки теорий формирования планетных систем. В отличие от тройной системы Альфы Центавра, здесь отсутствуют гравитационные возмущения от соседних звезд, что упрощает моделирование процессов.

Технологии обнаружения – радиальная скорость и сверхточные приборы

Поскольку планеты не транзитируют (не проходят перед звездой при наблюдении с Земли), астрономы использовали метод радиальной скорости. Он основан на смещении спектра звезды из-за гравитационного влияния планет. Для этого использовались следующие приборы:

• MAROON-X (Gemini North, Гавайи) – спектрограф с точностью 0.5 м/с, обнаружил три планеты.
• ESPRESSO (VLT, Чили) – комплекс из четырёх крупных телескопов, подтвердил четвертую планету, достигнув точности 0.3 м/с в архивных данных.

«Независимые наблюдения с двух континентов исключили системные ошибки» – объясняет Ритвик Басант, аспирант Чикагского университета.

Характеристики планет – суб-Земли в экстремальных условиях

Все четыре экзопланеты относятся к классу суб-Земель с массой 0.2–0.3 земных масс. Их орбитальные периоды составляют:

• B – 2.3 дня;
• C – 5.9 дня;
• D – 10.6 дня;
• E – 14.3 дня.

Из-за близости к звезде (всего 0.02 – 0.06 а.е.) температура на поверхности этих планет превышает 300°C, поэтому возможность существования жидкой воды в таких условиях исключается. Состав планет пока неизвестен, но моделирование предполагает каменистую природу с возможным наличием железного ядра.

Научное значение – почему это открытие очень важно?

Сейчас уже известны многие тысячи экзопланет у самых разных звёзд, даже очень далёких. Однако открытие их именно у звезды Барнарда важно для следующим причинам:

• Рекордная точность – впервые были обнаружены столь маломассивные планеты методом радиальной скорости.
• Статистика по М-карликам говорит, что на такие звезды приходится 75% населения Млечного Пути, но лишь у 25% из них найдены планеты.
• Звезда Барнарда имеет низкую металличность ([Fe/H] = -0.5), что ставит вопросы о формировании планет в «бедных» металлами системах.

«Это открытие заставляет пересмотреть модели аккреции материала в протопланетных дисках» – отмечает соавтор исследования Джейкоб Бин.

Перспективы исследований планетной системы звезды Барнарда

Ученые планируют:

• изучить атмосферы планет с помощью JWST и будущего телескопа ELT (Чили, 2028);
• проверить гипотезу о наличии ледяных гигантов на внешних орбитах системы;
• проанализировать связь между магнитными вспышками М-карликов и эрозией планетных атмосфер.

Хотя открытые миры непригодны для жизни, их изучение всё-таки поможет определить, какие условия необходимы для возникновения обитаемых зон у красных карликов.

Система звезды Барнарда демонстрирует, что даже у ближайших соседей Солнца могут скрываться компактные планетные системы. С запуском новых телескопов нас ждут ещё более сенсационные открытия – возможно, уже в этом десятилетии.