Целый век астрономы охотились за планетами у звезды Барнарда. Ее открыл еще в 1916 году Э. Э. Барнард в обсерватории Йеркса, и это самая близкая к нам одиночная звездная система. Барнарда относится к классу красных карликов — это невеликие звезды, вокруг которых часто крутится много планет, и большинство из них каменистые. Таких звезд во Вселенной пруд пруди, поэтому ученым так важно понять, что там за планеты и в каких условиях они живут.

Одну из таких попыток предпринял Джейкоб Бин из Чикагского университета. Его команда смастерила прибор MAROON-X. Это настоящий охотник за далекими мирами, специально заточенный под поиск планет у красных карликов. Аппарат установили на телескопе «Джемини-Север» — это часть Международной обсерватории Джемини, которую финансирует Национальный научный фонд США.

Как же работает MAROON-X? Он ищет планеты методом лучевых скоростей. Проще говоря, прибор ловит легкое покачивание звезды. Когда планета тянет звезду на себя, та чуть-чуть смещается, и свет, который она излучает, тоже меняет свою длину волны. MAROON-X замеряет эти колебания настолько точно, что может разобраться, сколько планет кружат вокруг звезды и какова их масса.

Три года, 112 ночей кропотливой работы, калибровка и анализ данных — и команда получила неоспоримые доказательства существования трех экзопланет у звезды Барнарда. Две из них раньше числились лишь в кандидатах. Но ученые пошли дальше: они объединили свои данные с результатами исследования 2024 года, которое провели на инструменте ESPRESSO в Чили (Очень Большой Телескоп). Так они подтвердили и четвертую планету — теперь она тоже официально перешла в разряд настоящих.

Ритвик Басант, аспирант из Чикагского университета и главный автор статьи в Astrophysical Journal Letters, не скрывает радости:

Это невероятная находка. Звезда Барнарда — наш космический сосед, а мы знали о ней так мало. Новые инструменты работают настолько точнее прежних, что это настоящий прорыв.

Судя по всему, все четыре планеты — каменистые, похожи на нашу Землю, а не на газовые гиганты вроде Юпитера. Но точно утверждать пока рано: с Земли мы видим их под таким углом, что они не проходят по диску своей звезды. А это самый надежный способ узнать состав планеты. Впрочем, ученые надеются, что, сравнив их с похожими планетами у других звезд, они смогут сделать более точные выводы.

А вот что удалось выяснить почти наверняка: в так называемой зоне обитаемости звезды Барнарда (там, где вода может быть жидкой) планет размером с Землю нет. Их поиски пока не увенчались успехом.

Звезду Барнарда астрономы прозвали «великим белым китом». За последние сто лет ученые не раз заявляли, что нашли у нее планеты, но потом данные каждый раз опровергали. Нынешнее открытие дает куда больше уверенности, чем все предыдущие попытки.

Басант объясняет почему:

Мы вели наблюдения в разное время суток и в разные дни. Они в Чили, мы на Гавайях. Наши команды вообще никак не координировали свои действия. Это лучшая гарантия того, что данные настоящие, а не игра воображения.

Все четыре планеты — настоящие легковесы, их масса составляет всего 20–30 процентов от массы Земли. Они так тесно прижимаются к своей звезде, что облетают ее по кругу всего за несколько дней. Кстати, четвертая планета — самая маленькая из всех, что удалось обнаружить методом лучевых скоростей. Ученые надеются, что это открытие положит начало новой эре: мы начнем находить во Вселенной все больше и больше таких крошечных миров, даже меньше Земли.

Раньше нам попадались в основном каменистые планеты покрупнее, и все они были друг на друга похожи. Но есть подозрение, что мелкие экзопланеты могут иметь самый разный состав. И чем больше мы их найдем, тем лучше поймем, как они рождаются и при каких условиях на них может зародиться жизнь.

Мартин Стилл, курирующий программу Международной обсерватории Джемини от Национального научного фонда США, добавляет:

Национальный научный фонд вместе с астрономами всего мира отправился в космос, чтобы заглянуть в глубины Вселенной и найти планеты, условия на которых могут напоминать земные. Открытия MAROON-X на телескопе «Джемини-Север» — важный шаг в этом путешествии.

Кстати, сам прибор MAROON-X пока работает на «Джемини-Север» как временный гость. Но он так хорош и так полюбился ученым, что его решено сделать постоянным жителем обсерватории.

Наука вообще редко дает бытовую пользу здесь и сейчас. Ее главная задача — отвечать на вопрос «как устроен мир?». И открытие планет у звезды Барнарда — это гигантский шаг именно в этом направлении.

• Во-первых, мы впервые получили надежные данные о системе из нескольких мелких каменистых планет у ближайшего красного карлика. Это как найти подробную карту незнакомого района, по которому раньше бродили вслепую. Теперь мы можем проверить наши теории о том, как формируются планеты: почему они оказались так близко к звезде? Почему они такие легкие? Почему там нет планет в зоне жизни? Каждый ответ будет рождать новые вопросы, и это двигает науку.
• Во-вторых, сама методика. Нам удалось подтвердить планету, которая легче Земли, методом лучевых скоростей. Раньше такие крохи были практически невидимы. Это значит, что мы отточили технику до совершенства. Теперь астрономы будут знать, куда смотреть и как настраивать приборы, чтобы находить похожие миры у других звезд.
• В-третьих, понимание природы красных карликов. Это самые распространенные звезды во Вселенной. Если у них так часто есть каменистые планеты, значит, потенциальных «зон жизни» в космосе в разы больше, чем мы думали. Да, конкретно у звезды Барнарда планеты непригодны (слишком жарко или слишком холодно), но сам факт их существования подсказывает: ищите, и найдете.

А польза для реальной жизни? Она отложенная, как это обычно и бывает. Без изучения звездного неба у нас бы не было GPS (теория относительности Эйнштейна, которая там используется, родилась из наблюдений за космосом), не было бы спутниковой связи, не было бы понимания физики элементарных частиц. Изучение экзопланет заставляет нас создавать сверхчувствительные детекторы, развивать спектроскопию, обработку сигналов. Завтра эти технологии спасут чью-то жизнь в медицинском томографе или помогут геологам искать полезные ископаемые. А послезавтра мы просто будем знать, не одиноки ли мы во Вселенной. И это знание стоит всех усилий.

Безусловно, работа проделана колоссальная, и данные выглядят убедительно. Однако нельзя не обратить внимания на несколько моментов.

Главная проблема — это активность самой звезды. Красные карлики, особенно такие старые, как звезда Барнарда, известны своей переменчивостью. На их поверхности постоянно происходят вспышки, движутся пятна. Эти явления могут создавать в данных точно такие же «ложные» сигналы, которые мы принимаем за гравитационное влияние планет. MAROON-X очень чувствителен, и это палка о двух концах: он может уловить не только движение планеты, но и малейшее „дрожание“ фотосферы звезды.

Авторы утверждают, что объединили данные с двух разных телескопов в разных полушариях, и это повышает достоверность. Это сильный аргумент, но он не снимает вопрос полностью. Мы не знаем, насколько модели, использованные для очистки сигнала от звездного шума, учитывают все тонкости поведения красного карлика. Если в модели заложено неверное предположение, она может «вычитать» сигнал планеты или, наоборот, создать иллюзию там, где ее нет.

Особенно настораживает четвертая планета — самая легкая. Сигнал от нее находится буквально на пределе чувствительности прибора. В таких случаях статистическая погрешность может быть выше, чем нам хотелось бы. Пока мы не увидим независимого подтверждения от третьего инструмента или пока не пройдут годы наблюдений, которые позволят накопить больше данных, у меня останется легкий осадок сомнения. История со звездой Барнарда уже учила нас быть осторожными.

Ранее ученые назвали красные карлики лучшими кандидатами для поиска жизни.