Al doilea sistem de stele cel mai apropiat de Pământ este unul dintre cele mai intens studiate ținte din galaxie. Astronomii măsoară caracteristicile minuscule ale stelei de zeci de ani, au căutat semne de planete orbitante, iar de-a lungul anilor, s-au strălucit indicii despre o posibilă tracțiune a lumii pe stea aici și acolo - dar nimic nu a fost niciodată considerat concludent.
Acum, însă, astronomii au dezvăluit în sfârșit semne puternice că Steaua lui Barnard, aflată la doar șase ani-lumină distanță, are una sau mai multe planete orbitând în jurul ei.
O echipă de cercetători de la instituția de vânătoare exoplanetă Red Dots a publicat astăzi un studiu în Nature care compune peste 20 de ani de observații ale stelei. Lucrarea a scos la iveală un candidat planetar destul de neobișnuit: o planetă super-rece, de aproximativ 3, 2 ori mai mare decât Pământul, care își înconjoară steaua la fiecare 233 de zile.
Impresia artistului asupra planetei Steaua lui Barnard sub lumina de culoare portocalie a stelei. (IEEC / Science-Wave - Guillem Ramisa) Steaua lui Barnard, o mică pitică roșie, a fost de mult timp o țintă de vânătoare a planetei. Din 1963 până în 1972, s-a crezut că steaua a găzduit unul sau mai mulți giganți de gaz, reprezentând unele dintre cele mai vechi pretenții extrasolare ale planetei care au primit o atenție largă. Cu toate acestea, „planetele” nu au fost decât o problemă de instrumentare cu Observatorul Sproul din Swarthmore, Pennsylvania, al cărui director, Peter van de Kamp, a susținut pentru prima dată existența planetelor în jurul stelei.
Totuși, de atunci, vânătorul de planete după vânătorul de planete și-a îndreptat telescoapele spre stea pentru semne de ceva ieșit din comun. Deși Steaua lui Barnard este cel de-al doilea sistem de stele cel mai apropiat de Pământ - după cele trei stele ale sistemului Alpha Centauri - astronomii au continuat să vină cu mâna goală până când mulți ani de date au putut fi obținute.
Acum, acest Super-Pământ rece este al doilea cel mai apropiat exoplanet cunoscut de Pământ, după Proxima Centaur b.
„La final, credem că este suficient de ferm că obiectul este acolo”, spune Ignasi Ribas, de la Institutul de Ciințe de l’Espai și autorul principal al lucrării. „Întotdeauna trebuie să rămânem un pic precauți și, desigur, mai multe date ar trebui să consolideze cazul pentru aceasta, dar eram suficient de siguri că am fost dispuși să mergem mai departe cu publicarea.”
O parte din provocarea găsirii planetei vine din metoda pe care astronomii o foloseau: viteza radială (RV). Metoda vitezei radiale caută schimbări gravitaționale pe măsură ce o planetă împinge sau trage pe steaua sa. Metoda este excelentă pentru a găsi planete mari și a fost folosită eficient pentru a găsi planete mai mici, din apropiere, precum Proxima Centauri b - dar pentru a găsi planete mici, îndepărtate, este o chestiune diferită în întregime.
Steaua lui Barnard, după cum este cunoscută noua planetă, determină doar o schimbare de 1, 2 metri pe secundă la viteza radială a stelei sale. Primele planete descoperite prin metoda RV au provocat schimbări de 13 metri pe secundă, ceea ce face ca acest semnal să fie sub 10% din puterea altor descoperiri de succes.
Cullen Blake, un profesor de la Universitatea din Pennsylvania, care nu a fost implicat în studiu, spune că unele dintre datele RV ar fi putut fi înrădăcinate de activitatea stelară din partea vedetei. Cu toate acestea, numărul mare de observații creează un caz destul de convingător că planeta este acolo.
„Se pare că există un zgomot substanțial în ceea ce privește activitatea stelară pe care le-au modelat”, spune el. „[Candidatul] este foarte puternic în ceea ce privește semnificația statistică.”
Primele indicii că planeta Barnard a fost acolo a venit în 2015, când unul dintre coautorii lucrării, Mikko Tuomi, a privit datele existente despre viteză radială de la stea și a găsit ceva care se schimbă în funcție de o perioadă de 233 de zile. La vremea respectivă, cazul unui obiect planetar (în loc de un fel de activitate intrinsecă stelei) nu era suficient de puternic pentru a sta singur.
Ribas și echipa sa au folosit 800 de observații diferite despre Steaua lui Barnard pentru a reduce incertitudinea că planeta există. După ce a zdrobit numărul de zeci de ani de date, existența Steaua lui Barnard b pare destul de sigură - deși echipa mereu prudentă a Red Dots încă o numește candidată la planetă.
Reprezentarea grafică a distanțelor relative față de cele mai apropiate stele de la soare. Steaua lui Barnard este cel de-al doilea sistem de stele, și cea mai apropiată stea unică la noi. (IEEC / Science-Wave - Guillem Ramisa) Iar cercetătorii au descoperit și altceva în date: dovezi slabe ale unei alte planete, care ar fi cunoscută sub numele de Steaua lui Barnard c. Această a doua planetă fantomatică din sistem, dacă există, se estimează că are o perioadă orbitală lungă și despre masa lui Neptun. Existența planetei de gaze este și mai greu de dovedit, deoarece perioada sa de 10 ani înseamnă că produce un semnal mai slab. De remarcat, totuși, că măsurătorile plasează planeta într-o perioadă similară cu afirmațiile lui Van de Kamp din anii '60.
Van de Kamp a crezut că a văzut cel puțin două planete, unul într-un an de 12 ani și unul pe o orbită de 25 de ani, ambele în jurul masei lui Jupiter. Indiciile proveneau de la semnale astrometrice, care caută o deviere pe calea unei stele de la o linie centrală datorită influenței unei planete nevăzute.
Noul semnal, pe de altă parte, pare să indice ceva despre 15 mase de Pământ, ceea ce este puțin probabil să prezinte un semnal astrometric vizibil de pe Pământ. (Noua lucrare menționează că Gaia, un observator de astrometrie spațială, ar putea să confirme planeta.) Din cauza mărimii sale, planeta face o schimbare de viteză radială de 3 - 4 metri pe secundă - mai puternică decât celălalt candidat planetar., dar fără numărul mare de observații care să excludă o explicație alternativă.
„Nu afirmăm că aceasta este în vreun fel legată de planetele astrometrice van de Kamp”, spune Ribas. El observă, însă, că este o coincidență interesantă. „Noi vedem o oarecare variație. Se știe că stelele arată cicluri de activitate, deci acesta ar putea fi un ciclu de activitate stelară [și nu o planetă] ”.
Perioada de 233 de zile pentru lumea zăpezii, Steaua lui Barnard este mult peste zona locuibilă a stelei sale. Chiar dacă planeta este mai aproape de steaua ei decât Pământul de soare, Steaua lui Barnard este foarte mică și rece prin comparație. Planeta orbitează într-o zonă cunoscută sub denumirea de „linia zăpezii”, unde corpurile stâncoase tind să dea loc corpurilor de icier. Lucrarea spune, de asemenea, că nu există nicio dovadă în jurul masei Pământului în zona locuibilă a Stelei lui Barnard - deși obiectele de masă ale lui Marte nu au fost excluse.
Dar, chiar dacă această lume este prea rece pentru viață așa cum o știm, ea marchează o descoperire intrigantă, deoarece planeta este mult mai departe de steaua ei gazdă decât alte planete găsite orbitând mici pitici roșii (cum ar fi Proxima Centauri b, care are un perioada de doar 11 zile). Din perspectivă de explorare, planeta este mai aproape decât orice exoplanetă cunoscută, cu excepția unuia, iar în 10.000 de ani, Steaua lui Barnard s-ar fi mutat de fapt pentru a deveni steaua cea mai apropiată de soarele nostru. Fizicienii se gândesc deja la modalități posibile de a lansa o sondă în miniatură către Proxima Centauri b, la aproximativ 4, 2 ani-lumină distanță - iar în viitor, Steaua lui Barnard poate deveni o altă țintă.
"Sentimentul meu este că, probabil, aceste lucruri sunt destul de comune, dar extragerea lor este mult mai grea", spune Blake despre planete îndepărtate, mici și lungi, precum Steaua lui Barnard. "Presupunerea mea este că vor fi mai multe campanii de genul acesta."
