Szuperföld kering a Barnard-csillag körül

 

A Red Dots kampány során bizonyítékot találtak arra, hogy a legközelebbi egyedülálló csillag körül is kering bolygó

A Naphoz legközelebbi egyedülálló csillagnak egy legalább 3,2 földtömegű bolygója van – egy ún. szuperföld. A fényt éppen csak kapó fagyott világot napjaink egyik legnagyobb, sok földi távcsövet – köztük az ESO HARPS bolygóvadász műszerét is – bevonó észlelési kampányában találták. Az újonnan felfedezett planéta a második legközelebbi ismert exobolygó, a Barnard-csillag pedig az égbolt leggyorsabban mozgó csillaga.

A tőlünk mintegy 6 fényév távolságban lévő Barnard-csillag körül is bolygót találtak. A Nature magazin mai számában megjelent cikkben nyilvánosságra hozott jelentős felfedezés a Red Dots és a CARMENES projektek eredménye, amelyek keretében közeli kőzetbolygókat keresnek, és már találtak is egyet, mégpedig a legközelebbi szomszédunk, a Proxima Centauri körül.

A Naphoz legközelebbi egyedülálló csillagnak egy legalább 3,2 földtömegű bolygója van – egy ún. szuperföld. A fényt éppen csak kapó fagyott világot sok földi távcsövet, köztük az ESO HARPS bolygóvadász műszerét is bevonó észlelési kampányban találták. Az újonnan felfedezett planéta a második legközelebbi ismert exobolygó, a Barnard-csillag pedig az égbolt leggyorsabban mozgó csillaga. A kép a bolygó felszínének fantáziarajzát mutatja (ESO/M. Kornmesser)

A nevezéktan alapján a „Barnard-csillag b” jelzéssel ellátott planéta így a második legközelebbi exobolygó [1]. Az összegyűjtött adatok szerint egy szuperföld lehet, amelynek tömege a Földének legalább 3,2-szerese, gazdacsillagát pedig nagyjából 233 nap alatt kerüli meg. Utóbbi, a Barnard-csillag egy hideg, kis tömegű vörös törpe, amely éppen csak megvilágítja az újonnan felfedezett világot: a bolygó a Napból a Földre jutó energia mindössze 2%-át kapja sugárzás formájában a Barnard-csillagtól.

Annak ellenére, hogy a bolygó a Nap—Föld távolság kb. 0,4-szeresére, azaz viszonylag közel kering a csillagához, már majdnem a hóhatáron mozog, azaz ott, ahol az illékony vegyületek, mint például a víz, már jéggé kondenzálódhatnak.

A Barnard-csillag, amely nevét Edward Emerson Barnard csillagász után kapta, a Naphoz legközelebbi egyedülálló csillag. Az égitest maga ősi – kora valószínűleg kétszerese a Napénak – és eléggé inaktív, de a látszólagos mozgást tekintve az éjszakai égbolt leggyorsabb csillaga [2]. A szuperföldek a Barnard-csillaghoz hasonló kis tömegű csillagok körül kialakuló bolygók jellemző képviselői, ami szintén alátámasztja az új bolygójelölt létezését, de a jelenlegi bolygókeletkezési elméletek is azt jelzik, hogy a hóhatár ideális helyszín az ilyen planéták kialakulásához.

A Barnard-csillag körüli bolygó keresésére tett korábbi erőfeszítések nem jártak eredménnyel – a mostani áttörés is csak úgy születhetett meg, hogy több, a világ különböző részein található távcső nagy pontosságú műszerét vetették be a cél érdekében [3].

„Nagyon alapos elemzés után 99%-os biztonsággal állíthatjuk, hogy a bolygó ott van” – jelentette ki a csapatot vezető kutató, Ignasi Ribasi (Institut de Ciències de l’Espai, Spanyolország és Institut d’Estudis Especials de Catalunya, Spanyolország). „Mindazonáltal tovább folytatjuk ennek a gyorsan mozgó csillagnak a megfigyelését, hogy kizárhassuk a csillag fényének lehetséges, bár kevéssé valószínű természetes változásait, amelyek esetleg szintén a bolygóéhoz hasonló jelet eredményeznének.”

A Barnard-csillag és bolygója az űrből nézve (fantáziarajz) (ESO/M. Kornmesser)

A kutatás során használt műszerek között találjuk az ESO híres bolygóvadász eszközeit, a HARPS és az UVESspektrográfokat. „A HARPS kulcsfontosságú szerepet játszott a projektben. Más csoportoktól származó archív adatokat kombináltunk a Barnard-csillagról különböző eszközökkel nyert új, átfedő mérésekkel” – egészítette ki Guillem Anglada-Escudé (Queen Mary University, London), az eredményt jegyző csapat másik vezető kutatója [4]. „Több műszert használva az eredmény ellenőrzésére is módunk nyílt.”

A csillagászok a Doppler-effektus alapján leltek a bolygójelöltre. A keringő bolygó gravitációs hatása magát a csillagot is „megrángatja” kicsit. Amikor emiatt a csillag a Földtől távolodik, a színképe vöröseltolódást szenved, azaz a vonalak a hosszabb hullámhosszak felé tolódnak el. Hasonlóan: a színképvonalak a rövidebb, kékebb hullámhosszak felé tolódnak, amikor a csillag a Föld felé mozog.

A csillagászok a Doppler-effektust felhasználva a csillag sebességében bekövetkező változások alapján képesek kimutatni a keringő bolygót – mégpedig meglepően nagy pontossággal. A HARPS a csillag 3,5 km/h-nál kisebb – egy sétáló ember tempójának megfelelő – sebességváltozásait is képes detektálni. Az exobolygó-vadászat ezen eljárásának neve radiálissebesség-módszer, de eddig még nem találtak vele a gazdacsillaga körül ilyen tág pályán keringő szuperföld típusú planétát.

„Hét különböző műszer 20 évet átfogó mérési adatait használtuk fel, így ez a valaha volt legnagyobb és legátfogóbb, pontos radiálissebesség-vizsgálatokhoz összeállított adathalmaz” – magyarázta Ribas. „Az adategyüttes 771 egyedi mérést tartalmaz, ami hatalmas mennyiségű információ!”

„Mindannyian nagyon keményen dolgoztunk ezen az áttörésen” – zárta Anglada-Escudé. „A felfedezés a Red Dots projekt keretében kialakított kiterjedt együttműködés eredménye, amelyben a glóbusz minden részéből vettek részt csoportok. A világ különböző obszervatóriumaiban pedig már a követő észlelések is zajlanak.”

[1] A Naphoz ennél is közelebb csak az alfa Centauri hármas csillagrendszer van. 2016-ban a csillagászok az ESO távcsöveivel és műszereivel egyértelmű bizonyítékot találtak arra, hogy a rendszer Földhöz legközelebbi tagja, a Proxima Centauri körül egy bolygó kering. A Guillem Anglada-Escudé vezette csoport által felfedezett planéta alig több mint 4 fényévre van a Földtől.

[2] A Barnard-csillag Naphoz viszonyított teljes sebessége kb. 500000 km/h. Az óriási tempó ellenére mégsem ez a leggyorsabb ismert csillag. Ami mégis figyelemre méltóvá teszi a mozgását, hogy az a Földről nézve az égbolton keresztül milyen gyorsnak tűnik, azaz mekkora az ún. sajátmozgása. A Barnard-csillag 180 évente a telihold átmérőjének megfelelő távolsággal mozdul el az égbolton. Ez talán nem tűnik soknak, de messze a legnagyobb sajátmozgás a csillagok között.

[3] A kutatás során használt távcsövek, műszerek: az ESO 3,6 méteres távcsövén működő HARPS, az UVES az ESO VLTtávcsőegyüttesén, a HARPS-N a Telescopio Nazionale Galileo távcsövön, a HIRES a 10 méteres Keck-teleszkópon, a PFSa Carnegie Intézet 6,5 méteres Magellán-teleszkópján, az APF a Lick Obszervatórium 2,4 méteres távcsövén és a CARMENES a Calar Alto Obszervatóriumban. További megfigyelések születtek a Sierra Nevada Obszervatórium 90 cm-es távcsövével, a SPACEOBS obszervatórium 40 cm-es robottávcsövével és a Montsec Astronomical Observatory (OadM) 80 cm-es Joan Oró távcsövével.

[4] A kutatás történetének részletesebb leírása a héten az ESOblog felületen is megjelenik.

Forrás:

csillagaszat.hu

eso1837hu — Tudományos közlemények