Astronomowie ujawnili nowe dowody, że nie ma tylko jednej, ale czterech malutkich planet krążących wokół gwiazdy Barnarda, drugiego najkoszczęszszego systemu gwiazd na Ziemię.
Cztery planety, każda tylko około 20 do 30% masy Ziemi, są tak blisko swojej gwiazdy domowej, że w ciągu kilku dni zamykają się wokół całej gwiazdy. Prawdopodobnie oznacza to, że są zbyt gorące, aby można je było zamieszkać, ale znalezisko jest nowym punktem odniesienia do odkrywania mniejszych planet wokół pobliskich gwiazd.
„To naprawdę ekscytujące znalezisko – gwiazda Barnarda jest naszym kosmicznym sąsiadem, a jednak tak mało o tym wiemy” – powiedział dr Ritvik Basant na University of Chicago i pierwszy autor w badaniu. „Sygnalizuje przełom z precyzją tych nowych instrumentów z poprzednich pokoleń”.
Odkrycie dodaje wagi do listopadowego badania przez zespół wykorzystującego inny teleskop, który znalazł mocne dowody na jedną planetę wokół gwiazdy Barnarda i wskazówki na innych.
Nowe badanie, które obejmowało naukowców z Gemini Observatory/National Science Foundation Noirlab, Heidelberg University i University of Amsterdam, zostało opublikowane 11 marca w The Astrophysical Journal Letters.
Gwiazda chwiejna
Od stulecia astronomowie studiują gwiazdę Barnarda w nadziei na znalezienie wokół niego planet. Po raz pierwszy odkryte przez EE Barnard w Yerkes Observatory w 1916 roku, najbliższy system ma tę samą konfigurację, którą robimy – tj. Z tylko jedną gwiazdą. (Absolutny najbliższy system gwiazdy dla nas, Proxima Centauri, ma trzy gwiazdki, które zmieniają się, co zmienia dynamikę tworzenia planet i orbit).
Gwiazda Barnarda jest typem o nazwie M -Dwarf Star, która, jak wiemy, jest bardzo liczna we wszechświecie. Dlatego naukowcy chcieliby dowiedzieć się więcej o rodzajach planet.
Problem polega na tym, że te odległe planety są zbyt małe, aby można je było zobaczyć obok blasku ich gwiazd, nawet z naszymi najpotężniejszymi teleskopami. Oznacza to, że naukowcy musieli być kreatywni, aby ich szukać.
Jednym z takich wysiłków był prof. Jacob Bean, którego zespół stworzył i zainstalował instrument o nazwie Maroon-X, który jest dołączony do teleskopu Gemini na hawajskim górze i zaprojektowany specjalnie do wyszukiwania odległych planet.
Ponieważ gwiazdy są o wiele jaśniejsze niż ich planety, łatwiej jest szukać efektów, jakie planety mają na ich gwiazdy – jak monitorowanie wiatru poprzez obserwowanie, jak porusza się flaga.
Maroon-X szuka jednego takiego efektu; Grawitacja każdej planety szarpnie lekko w pozycji gwiazdy, co oznacza, że gwiazda wydaje się kołysać tam iz powrotem. Maroon-X mierzy kolor światła tak precyzyjnie, że może podnieść te niewielkie zmiany, a nawet droczyć liczbę i masy planet, które muszą krążyć gwiazdę, aby mieć ten efekt.
Basant, Bean i zespół rygorystycznie skalibrowały i przeanalizowały dane pobrane podczas 112 różnych nocy w ciągu trzech lat. Znaleźli solidne dowody na trzy planety wokół gwiazdy Barnarda.
Kiedy zespół połączył swoje ustalenia z danymi z listopadowego eksperymentu przez inny zespół, który został pobrany przez instrument o nazwie Espresso w bardzo dużym teleskopie w Chile, zobaczył dobre dowody na czwartą planetę.
Naukowcy twierdzą, że te planety są prawdopodobnie skalistymi planetami, a nie planetami gazowymi, takimi jak Jowisz. Trudno będzie z pewnością ustalić; Kąt, który widzimy ich z Ziemi, oznacza, że nie możemy obserwować, jak krzyżują się przed ich gwiazdą, co jest zwykłą metodą, aby dowiedzieć się, czy planeta jest skalista. Ale gromadząc informacje o podobnych planach wokół innych gwiazd, możemy lepiej zgadnąć o ich makijażu.
Zespół był jednak w stanie wykluczyć, z rzetelnym stopniem pewności, istnienie innych planet w strefie mieszkalnej wokół gwiazdy Barnarda.
„Naprawdę ekscytujące”
Gwiazda Barnarda została nazwana „wielkim białym wielorybem” dla łowców planet; Kilka razy w ciągu ostatniego stulecia grupy ogłosiły dowody, które sugerowały planety wokół gwiazdy Barnarda, tylko po to, aby zostały później obalone.
Ale te najnowsze odkrycia, niezależnie potwierdzone w dwóch różnych badaniach przez różne instrumenty espresso i bord-X, oznaczają znacznie większy stopień zaufania niż jakikolwiek poprzedni wynik.
„Obserwowaliśmy w różnych porach nocy w różne dni. Są na Chile; jesteśmy na Hawajach. Nasze zespoły w ogóle nie koordynowały się ze sobą” – powiedział Basant. „To daje nam wiele pewności, że nie są to Phantoms w danych”.
Są to jedne z najmniejszych planet, które można znaleźć w tej technice obserwacyjnej. Naukowcy mają nadzieję, że będzie to nową erę znajdowania coraz większej liczby planet we wszechświecie.
Większość skalistych planet, które do tej pory znaleźliśmy, jest znacznie większa niż Ziemia i wydają się być dość podobne w całej galaktyce. Istnieją jednak powody, aby sądzić, że mniejsze planety będą miały bardziej zróżnicowane kompozycje. Gdy znajdziemy więcej z nich, możemy zacząć wymyślać więcej informacji o tym, jak tworzą się te planety – i co sprawia, że planety mogą mieć warunki do zamieszkania.
Naukowcy powiedzieli, że sama znalezienie było ekscytujące.
„Pracowaliśmy nad tymi danymi naprawdę intensywnie pod koniec grudnia i cały czas o tym myślałem” – powiedział Bean. „To było tak, że nagle wiemy coś, czego nikt inny nie robi o wszechświecie. Po prostu nie mogliśmy się doczekać, aby wydać ten sekret.
„Wiele z tego, co robimy, może być przyrostowe, a czasem trudno jest zobaczyć szerszy obraz” – powiedział. „Ale znaleźliśmy coś, co ludzkość, miejmy nadzieję, wiecznie wiecznie. To poczucie odkrycia jest niesamowite”.
Dodatkowymi autorami University of Chicago w gazecie byli postdoctoralni stypendyści Rafael Luque, Lily L. Zhao, Tanya Das i David Kasper; Absolwent Madison Brady; Studentka postbactaclaureate Nina Brown; i student mistrzów Rohan Gupta.