При поиске планет, пригодных для жизни, исследователи обратили внимание на малоизлучающие звезды, расположенные неподалеку от Солнечной системы. Так, у ближайшей к нам одиночной звезды — Барнарда — астрономы смогли окончательно подтвердить существование экзопланеты, которая отличается от ранее обнаруженной в 2018 году.
Звезда Барнарда, также известная как GJ 699, представляет собой достаточно яркий красный карлик, находящийся на расстоянии 5,96 световых лет от Солнца. До неё находится только тройная система альфа Центавра, расположенная в 4,36 световых годах от Земли.
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.
Вероятнее всего, звездная активность является основным фактором, приводящим к ошибочным результатам при поиске экзопланет. Для выявления таких неточностей требуются длительные наблюдения. Инструмент ESPRESSO, высокопроизводительный спектрограф, расположенный в Паранальской обсерватории в Чили, предназначен для сбора именно таких данных. Он объединяет наблюдения, полученные с телескопов, входящих в состав VLT. Его основная задача – поиск и изучение экзопланет и их атмосфер. Звезда Барнарда стала одним из приоритетных объектов для наблюдений. Это обусловлено рядом факторов: относительно низкая звездная активность и ее близость к Солнечной системе, что облегчает ее исследование.
Инструмент ESPRESSO вел наблюдение за звездой Барнарда в течение четырех лет – с мая 2019 года по июль 2023 года. За это время было получено 157 наблюдений. В новой работе, опубликованной в журнале Astronomy & Astrophysics, после анализа полученных данных ученые сравнили их с результатами, полученными при помощи других инструментов, предназначенных для поиска экзопланет, а именно HARPS, HARPS-N и CARMENES.
Ни при случайном, ни при целенаправленном поиске авторы новой научной работы не выявили никаких признаков экзопланеты с орбитальным периодом, равным 233 земным дням. Данные, полученные с помощью ESPRESSO, свидетельствуют об отсутствии этой планеты. Вместо этого астрономы обнаружили четыре других потенциальных экзопланеты с периодами, не превышающими 10 дней. Один из них даже удалось подтвердить.
Планета GJ 699 b совершает оборот вокруг звезды Барнарда всего за 3,15 земных дней. Обладая массой, составляющей 0,37 массы Земли, она приблизительно в три раза больше Марса и в два раза меньше Венеры. Однако, эта экзопланета не пригодна для жизни, поскольку находится слишком близко к своей звезде – на расстоянии около 0,028 астрономической единицы. Согласно оценкам, представленным авторами исследования, обитаемая зона звезды Барнарда начинается на расстоянии 0,049 астрономической единицы.
Трое оставшихся кандидатов в экзопланеты также являются планетами, меньшими по размеру, чем Земля, и вращаются ближе к внутренней границе обитаемой зоны. Продолжительность их орбитальных периодов, определяемая по интенсивности сигнала, составляет 4,12, 2,34 и 6,74 земных дня. Для подтверждения или опровержения их существования необходимы дополнительные наблюдения с использованием ESPRESSO.
«Барнард b относится к числу экзопланет с наименьшей известной массой и является одной из немногих, масса которых меньше массы Земли. Однако эта планета вращается вокруг своей звезды на расстоянии, которое значительно меньше границы обитаемой зоны. Несмотря на то, что звезда на 2500 градусов Цельсия прохладнее Солнца, температура на планете всё равно слишком высока для поддержания жидкой воды на её поверхности», — объяснил Джонай Гонзалес Эрнандес (Jonay González Hernández), ведущий автор новой статьи, исследователь из Канарского института астрофизики, расположенного в Испании.
В последние годы, в поисках планет, схожих с Землей, астрономы обратили внимание на красные карлики, расположенные неподалеку от Солнечной системы. Такие звезды являются наиболее распространенным типом звезд в нашей Галактике. Около 80% звезд в окрестностях Солнечной системы — это красные карлики.
На данный момент для астрономов наиболее удобным способом поиска потенциальных экзопланет является выявление объектов с небольшим периодом обращения, поскольку для них легче собрать достаточное количество данных наблюдений. Меньший орбитальный период предполагает, что планета находится ближе к своей звезде.
Красные карлики значительно холоднее и менее яркие, чем звезды, подобные Солнцу, поэтому их пригодные для жизни зоны располагаются гораздо ближе к звезде. В связи с этим, при поиске планет с коротким периодом обращения вокруг красных карликов, вероятность обнаружения планеты в обитаемой зоне существенно выше. Если такой красный карлик находится относительно недалеко от Земли, появится возможность исследовать атмосферу экзопланеты и выявить биомаркеры – индикаторы возможного существования жизни.