Fellángolt a csillagászok vitája a Barnard-csillag szuperföldjéről

10713

A Barnard-csillag egy szerény M-típusú törpecsillag: kicsi, vörös, néhány milliárd évvel idősebb a Napnál, és csendes. Ennek ellenére, a Földtől nagyjából 6 fényévre lévő csillag bizonyos körökben igen komoly hírnévnek örvend.

2018-ban szárnyalt fel ez a hírnév, amikor felfedeztek egy, a csillag gyenge fényében rejtőzködő szuperföldet. Az új exobolygót „Barnard-csillag b”-nek nevezték el. Az Astronomical Journal folyóiratban nemrég megjelent tanulmány most ezt a felfedezést cáfolja.

Művészi illusztráció egy halvány vörös csillag feltételezett szuperföldjének lehetséges felszínéről. (Forrás: ESO / M. Kornmesser)

Barnard csillaga részben a közelsége miatt a legnagyobb látszólagos mozgású csillag az égbolton, ezért volt jól lekövethető a mozgása Edward Emerson Barnard csillagász számára, akiről a nevét kapta. Talán éppen ez a mozgás oka annak, hogy a csillag tudományos–fantasztikus művekhez is ihletet adott, mint például a Galaxis útikalauz stopposoknak és A Ráma kertje.

A sci-fi-szerzők jövőbe látását igazolta, amikor Ignasi Ribas (Institut de Ciències de l’Espai, Spanyolország) és munkatársai felfedeztek egy legalább három földtömegű bolygót, amely 233 nap alatt kerüli meg vörös csillagát. A kutatócsoport 99%-os bizonyossággal állította, hogy valódi a felfedezés, ami azt jelenti, hogy csupán 1% volt az esélye annak, hogy statisztikai hibáról van szó.

Ha valóban létezik, a bolygó túl hideg lenne az élet számára. Csupán 0,4 csillagászati egységre (CSE) van a csillagtól, ami hiába nagyjából a Merkúr és a Nap távolsága, a planéta mégis kívül esne a Napnál hűvösebb csillag lakhatósági zónáján.

Barnard csillaga egy vörös törpecsillag: sokkal kisebb a Napnál. (Forrás: Daniel Johnson)

Az eredmények 20 éven át végzett radiálissebesség-vizsgálatok adatain alapulnak, amelyeket hét különböző műszer rögzített a csillag finom elmozdulásait figyelve. Ribas és munkatársai ezekben az adatokban vették észre az ismétlődő jelet, amelyet az okozhat, hogy egy bolygó gravitációja „rángatja” a csillagot.

Ha a sebességváltozások kicsik, akkor a csillag aktív felszíne bonyolítja az ügyet. A vörös törpecsillagok híresek mágneses flerjeikről és csillagfoltjaikról, amelyek magukban, egy bolygó behatása nélkül is sebességváltozásokat idézhetnek elő. A Barnard-csillag kora itt előnyt jelent: úgy tűnik, hogy már nem jellemzők rá az ifjúkori fellángolások. Ribas és munkatársai a csillag és egy lehetséges bolygó interferenciáját keresték az adatokban – és találtak is egyet.

Az adat újbóli elemzése azonban, amelyhez hozzávették a texasi Hobby–Eberly-teleszkóp Habitable-zone Planet Finder (HPF) műszerének adatait is, cáfolja ezt az állítást. Jack Lubin (University of California) és munkatársai arra a következtetésre jutottak, hogy a csillag tevékenysége álcázza magát bolygónak.

A kutatócsoport a Habitable-Zone Planet Findernél, a texasi McDonald Obszervatórium Hobby–Eberly-távcsövére szerelt spektrográfnál. (Forrás: Guðmundur Stefánsson / Penn State)

Lubin kutatócsoportja az új spektrográf 856 napnyi adatát elemezte. Még három exobolygóévet kitevő adat sem bizonyította egyértelműen a bolygó jelenlétét. A kutatók Ribas kutatócsoportjának közzétett adatait is újra elemezték: harmadolták, majd még kisebb részekre szedték az adatokat, hogy lássák, ha esetleg a jel idővel erősödik majd gyengül – ez az a jelenség, amit egy bolygó jele nem csinálna.

A kutatók úgy találták, hogy a jelet alátámasztó 211 adatpont szinte mindegyike a 2011 és 2013 közötti időszakból származik, vagyis kevesebb mint három év alatt gyűlt össze. Ebben az időszakban Lubin csapata talált egy csillagaktivitásra utaló kémiai jelet, amelynek szintén 233 nap volt a periódusa.

A kutatócsoport arra a következtetésre jutott, hogy a periodikus jelet valószínűleg egy csillagfolt okozhatta. Egy ilyen jelenség több száz vagy akár több ezer napig is tarthat egy olyan kicsi, öregedő csillagon, mint a Barnard-csillag, vagyis több perióduson át is fennmaradhat a 145 napos forgási idő mellett. A Földről történő rendszertelen adatgyűjtést, valamint a Föld saját, Nap körüli pályája miatt jelentkező radiálissebesség-változását figyelembe véve a csillag aktivitása utánozhatja a 233 napos periódusú bolygójelet.

A kutatók fontosnak tartják megjegyezni, hogy talán először látunk efféle mimikrit az adott csillag saját forgási periódusánál hosszabb időszakon át. Eszerint figyelmesnek kell lennünk a távolabbi bolygójelöltekkel kapcsolatban, mivel még a csillagtól való nagyobb távolság sem zárja ki, hogy a bolygó jele a csillag aktivitásával interferáljon.

Ribas azonban kiáll a kutatócsoportja eredményei mellett. „Szerintem egészséges dolog, hogy az összes publikált tudományos eredményt független csoportok felülvizsgálják, ezért örülünk Lubin és munkatársai elemzésének.” – mondja. Mindazonáltal hozzáteszi, hogy ők is vizsgálták annak a lehetőségét, hogy a csillag forgási periódusa hatással van-e az eredményekre, és arra jutottak, hogy ennek kicsi a valószínűsége. „Megdöbbentünk, hogy az új tanulmány figyelmen kívül hagyta, hogy ezeket az ellenőrzéseket elvégeztük.”

Ribas szerint problematikus a Lubin kutatócsoportja által végzett, két évtizedes archív adatok újbóli elemzése is: ezeket körültekintően kell egyesíteni az új adatokkal, hogy elkerüljük új jelek bevitelét vagy régiek eltávolítását. „A szerzők nem tárgyalják részletesen, hogyan kezelték a különböző műszerek nullpontjait.” – mondja. „A gondatlan kalibrálás ahhoz vezethet, hogy észrevétlen marad egy alacsony frekvenciájú jel, amit egy bolygójelölt kelthet.”

Végső soron a bolygó létezésének igazolása azon a radiálissebesség-mérésen alapszik, amelyre a legmodernebb érzékelők képesek. Ha a bolygó létezik, másodpercenkénti 1,2 méteres sebességű elmozdulásra készteti a csillagot. A Ribas és munkatársai által használt műszerek másodpercenkénti 0,9–1,8 méteres sebesség-változást képesek érzékelni, és ezek kimutatása a 20 évet átfogó adatok felhasználásával volt lehetséges. Lubin megjegyzi, hogy a Habitable-zone Planet Finder műszer akár másodpercenkénti 0,8 méteres változásokat is érzékel, de Ribas szerint a műszer hosszú távú stabilitása ezen a szinten még nem bizonyított, és a Barnard-csillagról eddig csak körülbelül két évnyi adatot gyűjtött össze.  

A vita eldöntéséhez további adatok szükségesek. „Minél több adatot gyűjtünk, annál biztosabbak lehetünk a változások és jelek tekintetében.” – mondja Lubin. Világszerte számos kutatócsoport máris hozzáadott – vagy hamarosan hozzátesz – az adathalmazhoz a nagyfelbontású spektrográfoknak köszönhetően. Barnard csillagának tündöklése még korántsem ért véget.

Az eredményeket közlő tanulmány az arXiv.org preprint portálon olvasható.

Forrás: Sky & Telescope

Hozzászólás

hozzászólás