A tőlünk csupán 6 fényévre lévő Barnard-csillag egy alaposan tanulmányozott, 10 milliárd éves M típusú törpe, amely 0,16 naptömegű. A csillag bolygóit már több mint fél évszázada keresik: a kutatók először az 1960-as években jelentették, hogy többet is találtak, köztük Jupiterhez hasonló tömegű, távoli pályán keringő bolygókat és a csillaghoz közelebbi szuperföldeket is. Ezen sejtések mindegyikét megcáfolták.
Úgy látszik, hogy most végre tényleg sikerült megtalálni őket. Tavaly novemberben a kutatók bejelentették, hogy felfedeztek egy 3,154 nap keringési idejű bolygót a csillag körül. Az adatok három másik bolygó jelenlétére is utaltak, de ezt nem sikerült megerősíteni. Egy nemrég megjelent tanulmányban Ritvik Basant (University of Chicago) és munkatársai több évnyi átvizsgált adat alapján most igazolták, hogy a Barnard-csillag valóban négy bolygónak ad otthont.
A kutatók 2021 és 2023 között figyelték meg a Barnard-csillagot a MAROON-X spektrográffal, amelynek feladata M típusú törpék vizsgálata. A színképvonalak finom elmozdulásait vizsgálták, amelyek jelzik a csillag radiális sebességének változásait. Ezeket a változásokat az idézi elő, hogy a körülötte keringő bolygók folyamatosan cibálják.
A kutatást megnehezítették a csillag aktivitási ciklusához és forgásához kapcsolódó periodikus jelek, amelyeket a csillagászok modelleztek és kivontak az adatokból. A zavaró jelek eltávolítása után két egyértelmű jelre lettek figyelmesek: a korábban észlelt Barnard b bolygóéra és a Barnard d bolygójelöltére, valamint egy kevésbé erős jelre, amely a Barnard c bolygójelöltre utalt. A kutatók ezután iteratív számítógépes modelleket futtattak le, és eltávolították a statisztikailag szignifikáns jeleket, míg az adatokban nem maradtak ilyenek. Az elemzés során az illesztett értékek minden egyes bolygónál pontosabbá váltak, és megerősítették a b, c és d bolygó létezését.
Miután kivonták a három megerősített planéta jeleit, maradt egy nagyon gyenge jel, amelynek periódusa megegyezett az e jelű bolygójelöltével – a jel azonban nem volt elég erős a bizonyításhoz. A kutatócsoport ezután modellezte a MAROON-X jeleit azokkal az adatokkal, amelyek tavaly novemberben a Barnard b felfedezéséhez vezettek. Az így javult statisztika megerősítette az e jelű bolygó létezését.
A kutatók megállapították, hogy a bolygók tömege a Földének legalább 19 és 34%-a közé esik. Valószínűleg a Barnard e a legkisebb tömegű olyan planéta, amelyet radiálissebesség-méréssel fedeztek fel.
A rendszer bolygói meglepően közel vannak a csillaghoz: keringési periódusuk csupán 2,34; 3,15; 4,12 és 6,4 nap. Mennyire valószínű, hogy stabil marad egy ilyen kompakt rendszer? A kutatók gépi tanulási algoritmust használva kimutatták, hogy ha a bolygók pályája tökéletes kör alakú, akkor a rendszer hosszú ideig stabil maradhat. A legjobban illeszkedő pályaparaméterekkel azonban – amelyek 1,5 szigma szóráson belül konzisztensek a körpályákkal – a rendszer már 2 ezer év alatt instabillá vált. További vizsgálatok szükségesek a felfedezett bolygók pályájának megismeréséhez, amelyből meghatározhatják, hogy a rendszer milyen hosszú ideig marad stabil.
Lehetséges, hogy a most felfedezett bolygók közül bármelyik lakható? Sajnos egyik sem kering a Barnard-csillag lakhatósági zónájában, vagyis a csillagtól olyan távolságra, hogy a víz folyékony állapotban maradhasson meg a felszínükön. Ez ugyanis 10–42 napos keringési periódust jelentene. A jelenlegi adatok azt is kizárják, hogy 0,57 földtömegnél nagyobb planéták legyenek a lakhatósági zónában, kisebbek azonban előfordulhatnak, ezt egyelőre nem tudhatjuk.
Forrás: https://skyandtelescope.org/astronomy-news/confirmed-at-last-barnards-star-hosts-four-tiny-planets/
Az eredményeket ismertető szakcikk: https://doi.org/10.3847/2041-8213/adb8d5
Szerző: Ujhelyi Borbála, Kutatási asszisztens
CSFK Konkoly-Thege Miklós Csillagászati Intézet