Найближча до Сонця одинока зоря має екзопланету щонайменше в 3,2 рази масивнішу, ніж Земля, — так звану «суперземлю». Одна з найбільших нинішніх спостережних кампаній, що використовує дані від телескопів з усього світу, зокрема з інструменту Європейської південної обсерваторії (European Southern Observatory, ESO) HARPS, призначеного для пошуку екзопланет, виявила цей холодний, слабо освітлений об’єкт. Відкрита планета — друга з відомих найближчих екзопланет до Землі. Зоря Барнарда — це зоря з найбільшою швидкістю на нічному небі.
Планету виявлено на орбіті зорі Барнарда, що лежить від нас на відстані лише 6 світлових років. Це відкриття, про яке йдеться в статті, оприлюдненій в журналі Nature, — результат виконання проектів Red Dots («Червоні точки») і CARMENES (Calar Alto high-Resolution search for M dwarfs with Exoearths with Near-infrared and optical Échelle Spectrographs). Пошук найближчих екзопланет з твердими поверхнями в рамках цих проектів вже дозволив відкрити планету, що обертається навколо Проксими Кентавра — другої, після Сонця, за відстанню зорі від Землі.
У найближчої до Сонця одинокої зорі є екзопланета масою принаймні в 3,2 рази більшою, ніж маса Землі, — так звана «суперземля». Цей холодний і тьмяний світ відкрили під час виконання однієї з наймасштабніших нині астрономічних спостережних кампаній за даними, отриманими з допомогою низки телескопів з усього світу, зокрема із відомим інструментом ESO HARPS — «мисливцем за планетами». Виявлена планета — друга з найближчих до Землі екзопланет, відомих науці. Зоря Барнарда — найшвидша із зір нашого неба. Такий вигляд, на думку художника, може мати поверхня відкритої планети. Фото з сайту www.eso.org.
Планета, позначена як «зоря Барнарда б» (Barnard’s Star b), тепер є другою найближчою екзопланетою до Землі [1]. Спостережні дані вказують на те, що планета може бути «суперземлею», бо її маса щонайменше в 3,2 рази перевищує масу Землі. Період її обертання навколо своєї зорі становить приблизно 233 доби. Зоря Барнарда, материнська зоря знайденої планети, — це червоний карлик, холодна зоря малої маси, яка дуже слабко освітлює цей нещодавно відкритий світ. Зоря Барнарда дає своїй планеті лише 2% енергії, яку Земля отримує від Сонця.
Незважаючи на те, що вона міститься відносно близько до своєї материнської зорі (відстань становить лише 0,4 відстані між Землею та Сонцем), екзопланета лежить поблизу лінії снігу. Так називають межу в планетній системі, за якою такі леткі сполуки як водяна пара можуть конденсуватися в лід. Цей холодний і темний світ може мати температуру -170 ℃, що робить його несприятливим для життя земного типу.
Зоря Барнарда, названа на честь астронома Е.Е. Барнарда, — найближча одинока зоря до Сонця. Вона, ймовірно, вдвічі старша від нашого Сонця і неактивна, але має найбільше серед усіх інших зір видиме зміщення на небесній сфері [2]. Суперземлі — найпоширеніший тип планет, що формуються навколо зір малої маси, таких як зоря Барнарда. Це посилює довіру до цього відкриття. Крім того, сучасні теорії утворення планет передбачають, що лінія снігу є ідеальним місцем для формування таких планет.
Ширококутне зображення околиць червоного карлика, якого називають зоря Барнарда, в сузір’ї Змієносця. Фото складено з полів цифрового огляду неба DSS 2. У центрі поля — зоря Барнарда, знята з трьома різними експозиціями. Видимий рух цієї зорі, що має найбільше переміщення на небесній сфері серед усіх зір, показано змінами її положення між послідовними експозиціями, позначеними червоним, жовтим і синім кольором. Фото з сайту www.eso.org.
Попередні пошуки планет біля зорі Барнарда були невтішними. Недавній прорив став можливим лише після об’єднання вимірювань, виконаних з допомогою кількох високоточних приладів, встановлених на телескопах в різних частинах світу [3].
«Після дуже ретельного аналізу, ми на 99% впевнені, що планета є там», — заявив головний вчений групи науковців, Ігнасі Рібас (Ignasi Ribas) з Інституту космічних досліджень Каталонії та Іспанського інституту наук про космос. «Проте, ми будемо продовжувати спостерігати цю швидкорухому зорю, щоб “зняти” можливі, але малоймовірні, природні коливання її яскравості, які можна було б сприйняти, як наявність у зорі планети».
Серед інструментів, використаних для спостережень, були знамениті «мисливці за планетами» ESO — спектрографи HARPS та UVES. «Приймач HARPS зіграв важливу роль у цьому проекті. Ми об’єднали архівні дані, отримані іншими науковими групами, з новими даними вимірювань зорі Барнарда, виконаними з різними інструментами», — сказав Ґільєм Анґлад Ескудо (Guillem Anglada Escudé) з Університету Королеви Марії в Лондоні, ще один провідний науковець в групі, що отримала цей дивовижний результат [4]. «Комбінація інструментів стала головною для того, щоб ми змогли перевірити наш результат».
Для пошуку екзопланети астрономи використовували ефект Доплера. Коли планета обертається навколо зірки, її тяжіння змушує зірку трохи зміщуватися. Коли зоря рухається від Землі, лінії в її спектрі зміщуються в червону ділянку, тобто в бік хвиль довгих довжин. Натомість, коли зоря рухається до Землі, лінії зміщуються в бік коротших довжин хвиль.
Астрономи використовують цей ефект, щоб виміряти зміни швидкості зірки, спричинені присутністю екзопланети, для чого потрібна незвичайна точність. Приймач HARPS здатний реєструвати зміни швидкості зорі до 3,5 км/год, що приблизно відповідає швидкості людини під час ходьби. Такий спосіб «полювання» на екзопланети, відомий як метод променевих швидкостей, ніколи раніше не використовували для виявлення «суперземлі» на такій віддаленій від її материнської зорі орбіті.
«Ми використали спостережні дані, отримані на семи різних інструментах, які охоплюють 20 років вимірювань, що робить їх одним з найбільших і найповніших наборів даних, які коли-небудь застосовували для точних вимірювань променевих швидкостей», — пояснив Рібас. «Об’єднавши всі дані ми отримали масив з 771 вимірювання — величезний обсяг інформації!»
«Ми всі дуже багато працювали для такого результату», — підсумував Анґлад Ескуде. «Це відкриття — результат великої співпраці, організованої в рамках проекту Red Dots, в якій брали участь наукові групи з усього світу. Подальші спостереження вже виконують в різних обсерваторіях світу».
Примітки
[1] Зорі, розташовані найближче до Сонця, складають потрійну зоряну систему альфа Кентавра. У 2016 році астрономи, які використовували телескопи ESO та інші інструменти, отримали ясні докази існування планети в найближчої до Сонця зорі Проксими Кентавра. Ця планета, яку відкрили науковці на чолі з Ґільємом Анґладом Ескудо, лежить на відстані лише 4 світлових років від Землі.
[2] Загальна швидкість зорі Барнарда щодо Сонця становить приблизно 500 000 км/год. Незважаючи на такий рух, це не найшвидша, з відомих, зоря. Її особливість в тому, що вона демонструє помітне зміщення (видимий рух) серед інших зір на небесній сфері. За 180 років зоря Барнарда зміщується на небі на відстань, еквівалентну діаметру повного Місяця. Це, можливо, й не вражає, але це, безумовно, найбільший видимий рух серед усіх зір.
[3] У дослідженнях були задіяні такі інструменти: HARPS на 3,6-м телескопі ESO; UVES на VLT ESO; HARPS-N на Національному телескопі Ґалілея; HIRES на 10-метровому телескопі імені Кека; PFS на 6,5-м телескопі Магеллана Інституту Карнегі; APF на 2,4-м телескопі Лікської обсерваторії; CARMENES в обсерваторіі Калар Альто. Додаткові спостереження виконували на 90-см телескопі обсерваторії Сьєра Невада, 40-см телескопі-роботу обсерваторії SPACEOBS і на 80-см телескопі Хуана Оро астрономічної обсерваторії Монтсек (OAdM).
[4] Історію відкриття у всіх подробицях розкажуть на цьому тижні в ESOBlog.
За інф. з сайту www.eso.org підготував Іван Крячко
