Четыре крошечные планеты вращаются вокруг одной из наших ближайших звезд

Художественное представление вида с одной из четырех планет, вращающихся вокруг звезды Барнарда. Автор: International Gemini Observatory / NOIRLab / NSF / AURA / R. Proctor / J. Pollard

Астрономы обнаружили новые доказательства того, что вокруг звезды Барнарда, второй по близости к Земле звездной системы, вращается не одна, а целых четыре крошечные планеты.

Четыре планеты, каждая из которых составляет всего 20-30% массы Земли, находятся так близко к своей родной звезде, что они облетают ее за считанные дни. Вероятно, это означает, что они слишком горячи, чтобы быть пригодными для жизни, но эта находка является новым эталоном для открытия меньших планет вокруг близлежащих звезд.

Итоговая статья опубликована в The Astrophysical Journal Letters.

«Это действительно захватывающая находка — звезда Барнарда — наш космический сосед, и все же мы так мало о ней знаем», — сказал Ритвик Басант, аспирант Чикагского университета и первый автор исследования. «Это сигнал о прорыве с точностью этих новых инструментов предыдущих поколений».

Это открытие добавляет веса исследованию, проведенному в ноябре группой ученых с использованием другого телескопа, которая нашла убедительные доказательства существования одной планеты вокруг звезды Барнарда и намеки на существование других.

В новом исследовании приняли участие ученые из обсерватории Gemini/Национального научного фонда NOIRLab, Гейдельбергского университета и Амстердамского университета.

Звезды колеблются

В течение столетия астрономы изучали звезду Барнарда в надежде найти вокруг нее планеты. Впервые обнаруженная Э. Э. Барнардом в Йеркской обсерватории в 1916 году, это ближайшая к нам система, имеющая ту же конфигурацию, что и наша, т. е. всего одну звезду. (В самой близкой к нам звездной системе, Проксима Центавра, три звезды вращаются друг вокруг друга, что меняет динамику формирования планет и их орбит).

Звезда Барнарда — это тип звезд, называемых карликами класса М, которые, как мы теперь знаем, чрезвычайно многочисленны во Вселенной. Поэтому ученые хотели бы узнать больше о том, какие типы планет они вмещают.

Проблема в том, что эти далекие планеты слишком малы, чтобы их можно было увидеть рядом с блеском их звезд, даже с помощью наших самых мощных телескопов. Это означает, что ученым пришлось проявить креативность, чтобы искать их.

Одну из таких работ возглавил профессор Чикагского университета Джейкоб Бин, чья команда создала и установила прибор под названием MAROON-X, прикрепленный к телескопу Gemini на вершине горы на Гавайях и специально предназначенный для поиска далеких планет.

Поскольку звезды намного ярче своих планет, легче отслеживать влияние планет на свои звезды — например, следить за ветром, наблюдая за движением флага.

MAROON-X ищет один из таких эффектов; гравитация каждой планеты слегка тянет положение звезды, из-за чего звезда как будто качается вперед и назад. MAROON-X измеряет цвет света настолько точно, что может уловить эти незначительные сдвиги и даже разделить количество и массы планет, которые должны вращаться вокруг звезды, чтобы иметь этот эффект.

Басант, Бин и команда тщательно откалибровали и проанализировали данные, полученные в течение 112 разных ночей в течение трех лет. Они нашли убедительные доказательства существования трех планет вокруг звезды Барнарда.

Ученые заявили, что эти планеты, скорее всего, каменистые, а не газовые, как Юпитер. Это будет трудно определить с уверенностью; угол, под которым мы видим их с Земли, означает, что мы не можем наблюдать, как они пересекают свою звезду, что является обычным способом узнать, является ли планета каменистой. Но, собирая информацию о похожих планетах вокруг других звезд, мы можем делать более точные предположения об их составе.

Однако команде удалось с достаточной степенью уверенности исключить существование других планет в обитаемой зоне вокруг звезды Барнарда.

«Действительно захватывающе»

Звезду Барнарда называют «большим белым китом» охотники за планетами; несколько раз за последнее столетие группы представляли доказательства, предполагающие наличие планет вокруг звезды Барнарда, однако впоследствии они были опровергнуты.

Однако эти последние результаты, независимо подтвержденные в двух разных исследованиях с использованием разных приборов ESPRESSO и MAROON-X, означают гораздо большую степень достоверности, чем любой предыдущий результат.

«Мы наблюдали в разное время ночи в разные дни. Они в Чили, мы на Гавайях. Наши команды вообще не координировали свои действия друг с другом», — сказал Басант. «Это дает нам большую уверенность в том, что это не фантомы в данных».

Это одни из самых маленьких планет, которые когда-либо были обнаружены с помощью этой техники наблюдения. Ученые надеются, что это ознаменует новую эру поиска все большего количества планет во Вселенной.

Большинство скалистых планет, которые мы обнаружили до сих пор, намного больше Земли, и они кажутся довольно похожими по всей галактике. Но есть основания полагать, что меньшие планеты получат более разнообразный состав. По мере того, как мы найдем больше таких планет, мы сможем начать получать больше информации о том, как формируются эти планеты, и что делает планеты, вероятно, пригодными для жизни.

Ученые отметили, что сама находка также оказалась захватывающей.

«Мы работали над этими данными очень интенсивно в конце декабря, и я думал об этом все время», — сказал Бин. «Это было похоже на то, что мы внезапно узнали что-то, чего больше никто не знает о Вселенной. Мы просто не могли дождаться, чтобы раскрыть этот секрет».

«Многое из того, что мы делаем, может быть постепенным, и иногда трудно увидеть общую картину», — сказал он. «Но мы нашли то, что человечество, как мы надеемся, будет знать вечно. Это чувство открытия невероятно».

Другими авторами статьи из Чикагского университета стали научные сотрудники-постдокторанты Рафаэль Луке, Лили Л. Чжао, Таня Дас и Дэвид Каспер; аспирантка Мэдисон Брэди; студентка постбакалавриата Нина Браун; и студент магистратуры Рохан Гупта.

Больше информации: Ritvik Basant et al, Four Sub-Earth Planets Orbiting Barnard's Star from MAROON-X and ESPRESSO, The Astrophysical Journal Letters (2025). DOI: 10.3847/2041-8213/adb8d5

Источник: University of Chicago