Drugi najbliži Zemljin zvjezdani sustav jedan je od najintenzivnijih ciljeva galaksije. Astronomi već desetljećima mjere sitne karakteristike zvijezde, tražeći znakove u orbiti planeta, a tijekom godina su se tu i tamo sakupljale nagovještaji o mogućem svjetskom trzaju zvijezde - ali ništa se nikada nije smatralo konačnim.
Sada su, međutim, astronomi konačno otkrili snažne znakove da Barnardina zvijezda, udaljena samo oko šest svjetlosnih godina, ima jedan ili više planeta koji kruže oko nje.
Tim istraživača iz ustanove za lov na egzoplanete Red Dots objavio je danas u Natureu studiju koja sastavlja više od 20 godina promatranja zvijezde. Djelo je izvuklo prilično neobičnog planetarnog kandidata: superhladni planet, oko 3, 2 puta veći od mase Zemlje, koji kruži svojom zvijezdom svakih 233 dana.
Umjetnikov dojam o planeti Barnardove zvijezde pod narančasto zatamnjenom svjetlošću zvijezde. (IEEC / Znanstveni val - Guillem Ramisa) Barnardova zvijezda, mali crveni patuljak, dugo je bio glavna meta lova na planete. Od 1963. do 1972. godine za zvijezdu se smatralo da ugošćuje jednog ili više plinskih divova, što je činilo neke od najranijih tvrdnji o ekstrasolarnom planetu koji su dobili široku pažnju. Međutim, „planeti“ nisu bili tek problem s instrumentima s opservatorijom Sproul u Swarthmoreu u Pensilvaniji, čiji je direktor Peter van de Kamp prvi tvrdio postojanje planeta oko zvijezde.
Od tog vremena, međutim, lovac na planete za lovcem na planete usmjeravao je svoje teleskope prema zvijezdi zbog znakova bilo čega neobičnog. Iako je Barnardova zvijezda drugi najbliži zvjezdani sustav na Zemlji - nakon tri zvijezde sustava Alpha Centauri - astronomi su nastavili izlaziti praznih ruku sve dok nisu mogli prikupljati više godina podataka.
Sada je ta hladna Super-Zemlja druga najbliža poznata egzoplaneta Zemlji, nakon Proxime Centaura b.
"Na kraju, vjerujemo da je dovoljno čvrst objekt tamo", kaže Ignasi Ribas s Instituta za civilnu zajednicu l'Espai i vodeći autor rada. "Uvijek moramo biti pomalo oprezni, i naravno da bi više podataka trebalo ojačati slučaj, ali bili smo dovoljno sigurni da smo spremni ići naprijed s objavom."
Dio izazova pronalaska planeta dolazi iz metode koju su astronomi koristili: radijalna brzina (RV). Metoda radijalne brzine traži gravitacijske promjene dok planet gura ili povlači svoju zvijezdu. Metoda je sjajna za pronalaženje velikih planeta, a učinkovito se koristi za pronalaženje manjih planeta u blizini, poput Proxime Centauri b - ali za pronalaženje malih, dalekih planeta, to je sasvim druga stvar.
Barnardova zvijezda b, kao što je novi planet poznat, uzrokuje samo 1, 2 metra u sekundi promjenu radijalne brzine svoje zvijezde. Prvi planeti otkriveni metodom RV uzrokovali su promjene od 13 metara u sekundi, čime je ovaj signal bio manji od 10 posto snage ostalih uspješnih nalaza.
Cullen Blake, profesor sa Sveučilišta u Pennsylvaniji koji nije bio uključen u studiju, kaže da bi neki RV podaci potencijalno mogli zamutiti zvjezdane aktivnosti zvijezde. Ali unatoč tome, sam broj promatranja gradi prilično uvjerljiv slučaj da je planet tamo.
"Izgleda da postoji znatna buka u pogledu zvjezdanog djelovanja koju su uklonili", kaže on. „[Kandidat] je vrlo jak s obzirom na statističku značajnost.“
Prvi nagovještaji da je Barnardov planet bio tamo 2015. godine, kada je jedan od koautora rada Mikko Tuomi pogledao postojeće podatke o radijalnoj brzini zvijezde i ustanovio da se nešto mijenja u skladu s vremenom od 233 dana. U to vrijeme slučaj planetarnog objekta (umjesto neke vrste svojstvene zvijezdi) nije bio dovoljno jak da stoji sam.
Ribas i njegov tim koristili su 800 različitih promatranja Barnardove zvijezde kako bi umanjili neizvjesnost da planet postoji. Nakon krčenja brojčanih podataka vrijednih desetljeća, postojanje Barnardove Zvijezde b izgleda prilično izvjesno - premda je uvijek oprezni tim Crvenih točkica još uvijek naziva kandidatom za planet.
Grafički prikaz relativnih udaljenosti do sunčevih zvijezda. Barnardova zvijezda je drugi najbliži sustav zvijezda, a nama najbliža pojedinačna zvijezda. (IEEC / Znanstveni val - Guillem Ramisa) A istraživači su u podacima pronašli i nešto drugo: slab dokaz drugog planeta, koji bi bio poznat kao Barnardova zvijezda c. Procjenjuje se da će ovaj sablasno drugi planet u sustavu, ako postoji, imati dugo orbitalno razdoblje i oko mase Neptuna. Postojanje plinskog planeta još je teže dokazati, jer njegovo 10-godišnje razdoblje znači da proizvodi slabiji signal. Međutim, vrijedno je napomenuti da mjerenja postavljaju planet u slično razdoblje kao van de Kampov zahtjev iz 1960-ih.
Van de Kamp je mislio da je vidio barem dva planeta, jedan u 12-godišnjoj i jedan u orbitu od 25 godina, oba oko mase Jupitera. Tragovi su dolazili iz astrometrijskih signala koji traže utjecaj odstupanja na putu neke zvijezde od središnje crte zbog utjecaja nevidljive planete.
Novi signal, s druge strane, čini se da ukazuje na oko 15 zemaljskih masa, što vjerojatno neće pokazati vidljivi astrometrijski signal sa Zemlje. (Novi rad spominje da bi Gaia, svemirska opservatorija, mogla potvrditi planetu.) Zbog svoje veličine planeta čini promjenu radijalne brzine od 3 do 4 metra u sekundi - jaču od druge planetarne kandidatkinje, ali bez čistog broja opažanja da se isključi alternativno objašnjenje.
"Ne izlažemo tvrdnju da je to na bilo koji način povezano s astrometrijskim planetima van de Kamp", kaže Ribas. No ipak primjećuje da je to zanimljiva slučajnost. „Vidimo neku varijaciju. Zvijezde su poznate po tome da pokazuju cikluse aktivnosti, pa bi to mogao biti ciklus zvijezdanih aktivnosti [a ne planeta]. "
Period od 233 dana za svijet snijega, Barnardova zvijezda b, daleko je izvan zone za stanovanje svoje zvijezde. Iako je planet bliži svojoj zvijezdi nego što je Zemlja suncu, Barnardova je zvijezda vrlo mala i hladna. Planeta orbitira na području poznatoj kao "snježna linija", gdje stjenovita tijela imaju tendenciju da popuštaju ljepša tijela. U dokumentu se također kaže da ne postoje nikakvi dokazi oko mase Zemlje unutar naseljene zone Barnardove zvijezde - iako nisu isključeni objekti Mars-mase.
Ali čak i ako je ovaj svijet previše hladan za život kakav ga poznajemo, to označava intrigantno otkriće, budući da je planet mnogo udaljeniji od svoje zvijezde domaćina od ostalih planeta nađenih u orbiti malih crvenih patuljaka (poput Proxime Centauri b, koja ima period od samo 11 dana). Iz perspektive istraživanja, planet je bliži bilo kojem poznatom egzoplanetu osim za 10 000 godina, Barnardova zvijezda će se zapravo useliti da postane najbliža zvijezda našem suncu. Fizičari već razmišljaju o mogućim načinima pokretanja minijaturne sonde do Proxime Centauri b, udaljenog oko 4, 2 svjetlosne godine - a u budućnosti bi Barnardova zvijezda b mogla postati još jedna meta.
"Osjećam da su te stvari vjerojatno prilično česte, ali izdvojiti ih je tek mnogo teže", kaže Blake o dalekim, malim planetima dugog perioda poput Barnardove zvijezde b. "Pretpostavljam da će biti još ovakvih kampanja."
