Részben az északi Gemini teleszkóppal végzett megfigyelések alapján kimutatták, hogy négy szubföld típusú exobolygó kering a Barnard-csillag körül, amely a hozzánk legközelebbi magános csillag, azaz nem kettős vagy többes rendszer tagja. A planéták egyike a legkisebb tömegű exobolygó, amelyet a radiálissebesség-módszerrel eddig felfedeztek, így a felfedezés a közeli csillagok körül keringő kisebb bolygók vizsgálatának új mérföldköve lehet.
A Barnard-csillagot már egy évszázada tanulmányozzák a kutatók, annak reményében is, hogy bolygó(ka)t sikerül detektálni körülötte. Az égitestet Edward E. Barnard fedezte fel 1916-ban a Yerkes Obszervatóriumban. Azonkívül, hogy a hozzánk legközelebbi magános csillag, legismertebb tulajdonsága a nagy sajátmozgása (ami nyilván a közelségének következménye): a látóirányra merőleges elmozdulása már néhány év alatt észrevehető. Felfedezője a csillagot vörös törpeként osztályozta. Sok ilyen csillagnak van kompakt bolygórendszere, amelyben a planéták a csillag közelében tömörülnek, és közöttük sok a kőzetbolygó. A vörös törpék minden bizonnyal az univerzum legnagyobb elemszámú csillagpopulációját alkotják, ezért a körülöttük keringő bolygók is a kutatók érdeklődésének középpontjában állnak.
Az egyik érdeklődő kutatócsoportot Jacob Bean (University of Chicago) vezeti, aki csapatával megépítette az optikai tartományban működő MAROON-X nevű spektrográfot, amit kifejezetten arra a célra terveztek, hogy vörös törpék körül keringő bolygókat detektáljanak. A MAROON-X az északi Gemini teleszkópon (Gemini North) üzemel, amely a Nemzetközi Gemini Obszervatórium (International Gemini Observatory) két nagy távcsöve közül az egyik (másik a déli, a Gemini South Chilében), és részben az Amerikai Egyesült Államok Nemzeti Tudományos Alapja (National Science Foundation, NSF) finanszírozza, illetve az NSF NOIRLab működteti.
A MAROON-X a radiálissebesség-módszerrel keresi az exobolygókat, amely azon alapul, hogy keringése közben a bolygó kicsit „rángatja” a csillagot (a bolygó valójában nem a csillag körül kering, hanem a rendszer tömegközéppontja körül, amelyet a csillag maga is körbejár), a csillag mozgásának látóirányú komponense pedig a színképvonalainak Doppler-eltolódásából kimérhető. Mivel az effektus kicsi ‒ a csillagok általában sokkal nagyobb tömegűek, mint a bolygóik, így a bolygó hatása a csillagra sokkal kisebb, mint a csillagé a bolygójára ‒, ezért a kis tömegű bolygók detektálásához nagy átmérőjű távcsövek és nagy felbontású spektrográfok szükségesek. A MAROON-X képes 1 m/s-nál kisebb sebességváltozások kimutatására akár 16 magnitúdós vörös törpék esetében is. Ez a pontosság lehetővé teszi a csillag körül keringő bolygók számának és azok tömegének meghatározását is.
A három éven keresztül végzett, összesen 112 éjszakányi mérés alapján a csoport meggyőző bizonyítékokat talált arra, hogy a Barnard-csillag körül legalább három bolygó kering, amelyek közül kettő már korábban is jelölt volt. Az új adatokat az Európai Déli Obszervatórium (European Southern Observatory, ESO) chilei VLT-távcsőegyüttesének ESPRESSO műszerével 2024-ben gyűjtött adatokkal kombinálva a kutatócsoportnak egy negyedik bolygó létét is sikerült megerősítenie, így a jelölt státuszból az is előrébb lépett. A bolygók keringési periódusai rendre (zárójelben a bolygó jele): 3,154 nap (b), 4,124 nap (c), 2,340 nap (d) és 6,739 nap (e).
„Ez egy igazán izgalmas felfedezés ‒ a Barnard-csillag a kozmikus szomszédunk, és mégis olyan keveset tudunk róla” ‒ mondta Ritvik Basant, a Chicagói Egyetem PhD-hallgatója, a The Astrophysical Journal Letters című folyóiratban megjelent tanulmány első szerzője. „Az új műszereknek a korábbiaknál nagyobb pontossága áttörést jelenthet ezen a területen.”
Az újonnan felfedezett planéták nagy valószínűséggel kőzetbolygók és nem gázóriások, mint a Jupiter. Teljes bizonyossággal azonban nem lehet kijelenteni ezt, mivel a bolygók pályasíkja olyan, hogy a Földről nézve a keringésük során nem haladnak el a csillaguk előtt, így a méretükről nincs pontos információ ‒ ehhez kellenének a tranzitok ‒, ezért a sűrűségükre, ezen keresztül pedig az összetételükre sem mondhatunk biztosat. Mivel a pályahajlásokról nincs információnk, a tömegükre is csak alsó határt tudunk adni. Mind a négy bolygó 0,5 m/s-nál kisebb amplitúdót okozott a csillag radiálissebesség-változásában, és mindegyik tömege a Föld tömegének 19 és 34%-a közé esik. A jelenlegi adatok 99%-os bizonyossággal azt is kizárják, hogy a Barnard-csillag lakhatósági zónájában ‒ ahol egy kőzetbolygó felszínén a víz hosszú ideig cseppfolyós halmazállapotban maradhat, jelen esetben ez a P = 10‒42 nap zóna ‒ 0,57 földtömegnél nagyobb tömegű bolygó keringene.
A Barnard-csillag a bolygóvadászok számára a „nagy fehér bálna”: az elmúlt száz évben több esetben is bejelentették, hogy bolygót detektáltak körülötte, de eddig minden detektálás hamisnak bizonyult. A mostani mérések alapján kapott eredmények azonban minden eddiginél nagyobb valószínűségűek.
„Különböző napokon és az éjszaka nem ugyanazon részében végeztük a megfigyeléseket, ők Chilében, mi pedig itt Hawaii-n, a csoportjaink pedig semmilyen kapcsolatban nem álltak egymással” ‒ tette hozzá Basant. „Ez pedig szintén azt erősíti, hogy nem fantombolygókat látunk az adatokban.”
Forrás: noirlab2510 ‒ Science Release
- A Barnard-csillag sajátmozgása amatőr eszközökkel is észlelhető, amint azt Szeleczky Gábor animációján láthatjuk.
