Новые соседи Земли: у звезды Барнарда нашли четыре раскалённых мира

Астрономы подтвердили существование четырёх небольших планет у звезды Барнарда – одной из ближайших к Земле космических соседок, чья история изучения полна трагических поворотов. Открытие не только подтверждает прошлогоднее исследование, предполагавшее наличие хотя бы одного небесного тела в этой системе, но и существенно расширяет наши представления о ней.

Обнаружить эти миры удалось с помощью метода лучевых скоростей – точной техники, позволяющей находить невидимые экзопланеты по колебаниям их родительских светил. Когда космическое тело обращается по орбите, его гравитационное притяжение заставляет звезду слегка покачиваться. Частота же колебаний указывает на период обращения и расстояние до звезды.

Каждая из четырёх планет значительно уступает нашей – их масса составляет лишь 20-30 процентов от земной. По оценкам исследователей, они, вероятно, каменистые, как и многие объекты Солнечной системы. Однако их близость к своему солнцу означает слишком высокие температуры для существования жизни в известных нам формах.

В поисках планетарных систем у близлежащих звёзд исследователи задействовали спектрограф MAROON-X, установленный на телескопе Джемини-Норт на Гавайях. Инструмент способен улавливать мельчайшие колебания в движении звёзд, анализируя спектр их излучения. Трёхлетний период наблюдений обеспечил достаточно данных для уверенного подтверждения находки.

Сама звезда Барнарда, обнаруженная в 1916 году американским астрономом Эдвардом Эмерсоном Барнардом, представляет собой тусклый красный карлик спектрального класса M. Несмотря на расстояние всего в шесть световых лет, этот объект невозможно увидеть невооружённым глазом – его масса составляет лишь 15 процентов от солнечной, что обусловливает крайне низкую светимость.

История изучения звезды Барнарда включает один из самых драматичных эпизодов в астрономии XX века. В 1963 году голландский астроном Питер ван де Камп заявил о сенсационном открытии: он обнаружил у звезды массивную планету, в 1,6 раза превосходящую Юпитер. Открытие вызвало настоящий фурор в научном мире – до этого момента учёным не удавалось достоверно подтвердить существование ни одной планеты за пределами Солнечной системы.

За 25 лет кропотливых наблюдений ван де Камп регистрировал едва заметные колебания в движении звезды. По его мнению, эти возмущения могли быть вызваны только гравитационным воздействием крупной планеты, обращающейся вокруг светила. Однако дальнейшие исследования показали: наблюдаемые отклонения были результатом совсем других причин. Оказалось, что после каждой профилактической настройки оборудования оптические элементы телескопа слегка смещались, что и создавало иллюзию периодических колебаний звезды.

Открытие поставило под сомнение точность методов поиска экзопланет и на долгие годы подорвало доверие к подобным исследованиям. Тем не менее, ван де Камп до конца жизни был убеждён в правильности своих выводов и продолжал отстаивать реальность открытой им планеты вплоть до своей смерти в 1995 году.

Последние исследования выявили интересную особенность: квартет новооткрытых космических тел располагается в непосредственной близости от материнской звезды. С точки зрения земного наблюдателя их орбитальная плоскость видна почти с ребра, хотя сами объекты не пересекают видимый диск своего светила. Если бы такие прохождения происходили, учёные смогли бы установить точные габариты этих миров и проанализировать газовую оболочку каждого из них. Тем не менее, малая дистанция до звезды Барнарда открывает другую возможность – запечатлеть сами космические тела при помощи особых методов наблюдения, позволяющих скрыть яркое сияние центрального объекта.

Ближайшая из четырёх планет успевает обогнуть родительскую звезду за два с половиной земных дня, пролегая в 2,7 миллиона километров от неё. Самая далёкая из них описывает полный круг за неполную неделю, держась на расстоянии 5,6 миллиона километров. Масштаб этих дистанций особенно впечатляет в сравнении с Солнечной системой: даже Меркурий, ближайший сосед нашего светила, отстоит от него в среднем на 58 миллионов километров. успевает обогнуть родительскую звезду за два с половиной земных дня, пролегая в 2,7 миллиона километров от неё. Крайний спутник описывает полный круг за неполную неделю, держась на расстоянии 5,6 миллиона километров. Масштаб этих дистанций особенно впечатляет в сравнении с Солнечной системой: даже Меркурий, ближайший сосед нашего светила, отстоит от него в среднем на 58 миллионов километров.

Такие тесные семейства нередки у красных карликов, составляющих большинство звёздного населения Вселенной. Чтобы объяснить их происхождение, Андре Изидоро и Сё Сибата из Университета Райса создали теоретическую модель, проанализировав наблюдения телескопа "Кеплер".

Работа в Astrophysical Journal Letters описывает механизм возникновения малых космических тел из столкновений в поясах обломков, которые образуются в газопылевых дисках юных светил. В то же время гиганты зарождаются на дальних рубежах, где холод сохраняет достаточно замёрзшего вещества для создания массивных объектов.

Исследователи полагают, что спутники звезды Барнарда изначально сформировались на более удалённых траекториях, но постепенно приблизились к центру под действием сил притяжения протопланетного диска. По мнению Изидоро, не исключено существование других каменных тел на периферии системы – в зоне, где температурные условия теоретически допускают присутствие жизни.