Четыре маленьких планеты, обнаруженные вокруг одной из самых близких звезд к Земле — эксперт объясняет, что мы знаем

Звезда Барнарда — маленькая, тусклая звезда того типа, которую астрономы называют красными карликами. Следовательно, хотя это одна из самых близких звезд к Земле, так что его свет занимает всего шесть лет, чтобы добраться сюда, он слишком слабый, чтобы его можно было увидеть невооруженным глазом. Теперь было найдено четыре маленьких планеты, вращающихся с звездой. Команды в Америке и Европе достигли этого сложного обнаружения за счет использования точных инструментов на крупнейших в мире телескопах.

Звезда миниатюрного Барнарда ближе к Юпитеру, чем к солнцу. Только три звезды, которые составляют систему Альфа Центаври, лежат ближе к нам.

Планеты, недавно обнаруженные вокруг звезды Барнарда, слишком слабые, чтобы их можно было увидеть напрямую, так как они были найдены? Ответ заключается в влиянии их тяжести на звезду. Взаимная гравитационная привлекательность удерживает планеты в своих орбитах, но также и тянет на звезде, перемещая его в ритмическом танце, который может быть обнаружен с помощью чувствительных инструментов спектрографа. Спектрографы разделили свет звезды на свои длина волн компонентов. Они могут быть использованы для измерения движения звезды.

Однако значительной проблемой для обнаружения является собственное поведение звезды. Звезды являются плавными, с ядерной печью в их ядре движущей силовые движения, которые генерируют магнитное поле (так же, как вздрагивание расплавленного ядра Земли производит магнитное поле Земли). Поверхности красных звезд карлика изобилуют магнитными штормами. Это занятие может имитировать подпись планеты, когда там нет.

Задача поиска планет по этому методу начинается с создания высокочувствительных инструментов спектрографа. Они установлены на телескопах, достаточно больших, чтобы запечатлеть достаточный свет от звезды. Затем свет отправляется на спектрограф, который записывает данные. Затем астрономы наблюдают за звездой в течение нескольких месяцев или лет. После тщательной калибровки полученных данных и учета звездной магнитной активности можно затем тщательно изучить данные для крошечных сигналов, которые показывают вращающиеся планеты.

В 2024 году команда во главе с Джонаем Гонсалесом Эрнандесом из Института астрофизики Канарских островов сообщила о четырехлетнем мониторинге звезды Барнарда со спектрографом эспрессо на очень большом телескопе Европейской обсерватории в Чили. Они нашли одну определенную планету и сообщили о предварительных сигналах, которые указывали на еще три планеты.

Теперь команда во главе с Ритвиком Басантом из Чикагского университета в статье, только что опубликованной в «Астрофизических журнальных письмах», добавила за три года мониторинга с инструментом Maroon-X на северном телескопе Близнецов. Анализ их данных подтвердил существование трех из четырех планет, при этом объединение обоих наборов данных показало, что все четыре планеты реальны.

Часто в науке, когда обнаружения раздвигают пределы текущих возможностей, необходимо обдумать надежность результатов. Существуют ли ложные инструментальные эффекты, которые команды не объясняют? Следовательно, это обнадеживает, когда независимые команды, использующие различные телескопы, инструменты и компьютерные коды, приходят к тем же выводам.

Планеты образуют плотно упакованную, близкую систему, имеющую короткие орбитальные периоды от двух до семи дней земли (для сравнения, ближайшей планеты нашего солнца, ртуть, орбиты за 88 дней). Вполне вероятно, что все они имеют массы меньше, чем у Земли. Они, вероятно, скалистые планеты, с обнаженными поверхностями, взорванными радиацией их звезды. Они будут слишком горячими, чтобы держать жидкую воду, и любая атмосфера, вероятно, была лишена.

Откройте для себя последние в науке, технологии и пространстве с более чем 100 000 подписчиков, которые полагаются на Phys.org для Daily Insights. Подпишитесь на нашу бесплатную рассылку и получите обновления о прорывах, инновациях и исследованиях, которые имеют значение — ежедневно или еженедельно.

Команды искали планеты более длительного периода, в дальнейшем в обитаемой зоне звезды, но не нашли ничего. Мы больше ничего не знаем о новых планетах, таких как их расчетные размеры. Лучший способ выяснить это — следить за транзитами, когда планеты проходят перед своей звездой, а затем измерить, сколько звездного света они блокируют. Но звездные планеты Барнарда не ориентированы таким образом, что мы видим их «края» с нашей точки зрения. Это означает, что планеты не проходят, что затрудняет их изучение.

Тем не менее, звездные планеты Барнарда рассказывают нам о планетарном формировании. Они сформируются в протопланетическом диске материала, который кружился вокруг звезды, когда он был молод. Частицы пыли будут объединяться и постепенно встроенные в скалы, которые объединяются в планеты. Красные карлики являются наиболее распространенным типом звезды, и у большинства из них, кажется, есть планеты. Всякий раз, когда у нас есть достаточные наблюдения за такими звездами, мы находим планеты, поэтому в нашей галактике будет гораздо больше планет, чем звезды.

Большинство обнаруженных планет находятся близки к их звезде, в значительной степени внутри обитаемой зоны (где жидкая вода может выжить на поверхности планеты), но это во многом потому, что их близость облегчает их поиск. Быть ближе означает, что их гравитационный буксир больше, и это означает, что у них есть более короткие орбитальные периоды (поэтому нам не нужно следить за звездой так долго). Это также увеличивает их вероятность транзита и, следовательно, будет обнаружен в транзитных исследованиях.

Миссия Платона Европейского космического агентства, которая будет запущена в 2026 году, предназначена для поиска планет дальше от своих звезд. Это должно производить гораздо больше планет в их обитаемых зонах, и должно начать рассказывать нам, является ли наша собственная солнечная система, которая не имеет близких планет, необычна.

Обеспечивается разговором