В поиске обитаемых планет ученые сосредоточились на тусклых звездах вблизи Солнечной системы. И вот у ближайшей к нам одиночной звезды — звезды Барнарда — астрономы наконец-то подтвердили наличие экзопланеты, причем вовсе не той, которую засекли в 2018 году.
Инфографика ближайших к Солнцу звездных систем. Звезда Барнарда слева и выше. Это ближайшая к нам одиночная звезда. Рядом с ней нашли экзопланету и три кандидата в экзопланеты / © IEEC/Science-Wave – Guillem Ramisa
Звезда Барнарда, или GJ 699, — довольно яркий красный карлик, расположенный в 5,96 светового года от Солнца. Ближе него только тройная система альфа Центавра в 4,36 светового года от нас.
В 2018 году в статье, опубликованной в журнале Nature, астрономы сообщили об открытии рядом с GJ 699 кандидата в экзопланеты. По оценкам, это должна была быть ледяная суперземля в 3,3 раза массивнее Земли с орбитальным периодом в 233 земных дня. Через несколько лет, в 2021-м, другая группа ученых оспорила выводы, предположив, что ложный сигнал возник из-за звездной активности.
Звездная активность — вероятно, главный источник ложноположительных обнаружений кандидатов в экзопланеты. Продолжительные наблюдения помогают выявить подобные ошибки. Именно такие данные собирает инструмент ESPRESSO — мощный спектрограф, установленный в Паранальской обсерватории в Чили. Он собирает воедино наблюдения с телескопов в составе VLT. Его главная цель — поиск и исследование экзопланет и их атмосфер. Звезда Барнарда стала одним из основных объектов для наблюдений. Причин тому несколько: низкая звездная активность и близость к Солнечной системе, что упрощает ее исследование.
Инструмент ESPRESSO следил за звездой Барнарда на протяжении четырех лет, с мая 2019-го по июль 2023-го. В общей сложности он собрал 157 наблюдений. В новой работе, опубликованной в журнале Astronomy & Astrophysics, ученые проанализировали эти результаты и подтвердили их данными с других инструментов, которые специализируются на поиске экзопланет: HARPS, HARPS-N и CARMENES.
Ни при «слепом» поиске, ни при намеренном авторы новой научной работы не нашли признаков наличия экзопланеты с орбитальным периодом 233 земных дня. Анализ данных ESPRESSO опровергает ее существование. Зато астрономы обнаружили четыре других кандидата в экзопланеты с периодами менее 10 дней. Одного из них даже удалось подтвердить.
Планета GJ 699 b облетает звезду Барнарда за 3,15 земного дня. При массе 0,37 массы Земли она примерно в три раза больше Марса и в два раза меньше Венеры. К сожалению, экзопланета необитаема: она летает слишком близко к звезде, на расстоянии примерно 0,028 астрономической единицы. По оценке авторов исследования, обитаемая зона у звезды Барнарда начинается на расстоянии 0,049 астрономической единицы.
Оставшиеся три кандидата в экзопланеты — тоже планеты меньше Земли, летающие ближе внутренней границы обитаемой зоны. Их орбитальные периоды (по силе сигнала): 4,12, 2,34 и 6,74 земного дня. Чтобы подтвердить или опровергнуть их существование, потребуется больше наблюдений с помощью ESPRESSO.
«Барнард b — одна из самых маломассивных известных нам экзопланет и одна из немногих массой меньше Земли. Но эта планета находится слишком близко к своей звезде, ближе обитаемой зоны. Несмотря на то что эта звезда на 2500 градусов прохладнее Солнца, там все равно слишком жарко, чтобы на поверхности удерживалась жидкая вода», — объяснил Джонай Гонзалес Эрнандес (Jonay González Hernández), главный автор новой статьи, исследователь из Канарского института астрофизики в Испании.
В последние годы в стремлении найти «близнеца» Земли астрономы сосредоточились на красных карликах вблизи Солнечной системы. Это самый распространенный тип звезд в Галактике. Примерно 80% звезд в окрестностях нашей системы — красные карлики.
Пока что астрономам проще всего отлавливать кандидатов в экзопланеты с небольшим периодом — на них проще накопить достаточно данных наблюдений. Чем меньше орбитальный период, тем ближе к звезде летает планета.
Красные карлики прохладнее и тусклее звезд, подобных Солнцу, поэтому их обитаемые зоны находятся гораздо ближе к светилу. Значит, при поиске планет с небольшим периодом у красных карликов мы гораздо вероятнее наткнемся на планету в обитаемой зоне. Если этот красный карлик будет к тому же достаточно близко к нам, удастся изучить и атмосферу экзопланеты, выявив биомаркеры — признаки потенциального наличия жизни.
