Lovci exoplanet konečně uspěli u Barnardovy hvězdy. Našli tam čtyři malé planety

A všechny čtyři planety mají jen zlomek hmotnosti Země – jde tedy o tzv. sub-Země.

Čtyři malé a blízké planety byly objeveny díky dvěma superdalekohledům a jejich citlivým spektrografům, jsou totiž na hranicích současné pozorovací techniky a analytických metod v této oblasti. Po měsících pozorování byl konečný článek o objevu publikován 11. března tohoto roku v časopise The Astrophysical Journal Letters.

Na studii se podíleli vědci z Gemini Observatory/National Science Foundation NOIRLab, Heidelberg University a University of Amsterdam, pracující s havajským dalekohledem Gemini North. Tento tým ovšem zároveň nezávisle ověřil a potvrdil starší pozorování jiného týmu, který pracoval s chilským dalekohledem Evropské jižní observatoře (ESO) Very Large Telescope (VLT).

Exoplanety mívají až milionkrát nižší jas v porovnání se světlem jejich mateřské hvězdy. Ta způsobuje oslnění, které blokuje jejich přímé pozorování, pokud není planeta obrovská, velmi žhavá (zdroj infračerveného záření) a daleko od ní. Jak tedy na to?

V případě Barnardovy hvězdy byly použity extrémně citlivé spektrografy: MAROON-X na dalekohledu Gemini North, umístěný na hoře Mauna Kea na Havaji, a ESPRESSO (Echelle Spectrograph for Rocky Exoplanet and Stable Spectroscopic Observations) na dalekohledu ESO VLT (European South Observatory Very Large Telescope), který se nachází na hoře Paranal v Chile.

Cílem obou spektrografů bylo pozorovat jemné posuny pozic spektrálních čar ve spektru mateřské hvězdy, a tak určit podle Dopplerova zákona jemné rychlostní změny Barnardovy hvězdy, které svědčí o tom, že je hvězda periodicky vychylována planetou, jež kolem ní obíhá. Nebo více planetami.

Metoda výchylky mateřské hvězdy:

Výsledkem měření je tedy objev čtyř malých planet, jejichž hmotnost se pohybuje od asi ⅕ do ⅓ hmotnosti Země (jsou tedy hmotnější než Mars, ale mnohem lehčí než Venuše), a nacházejí se tak blízko své mateřské hvězdy, že ji oběhnou za 2,3 až 6,7 dní. (Pro srovnání, nejbližší planeta v našem systému, Merkur, oběhne kolem Slunce jednou za 88 dní.)

To podle vědeckého serveru Phys.org to pravděpodobně znamená, že jsou příliš horké a nehostinné (jejich povrchové teploty se pohybují mezi 67 a 210 stupni Celsia) na to, aby zde přetrvala kapalná voda a byly obyvatelné pro nám známý život, ale tento objev je novým milníkem našich schopností objevování planet menších než Země kolem blízkých hvězd.

Většinou totiž objevujeme exoplanety mnohem větší než Země, jejichž větší gravitační síly rozkývávají mateřskou hvězdu výrazněji. Jedná se o jedny z nejmenších planet, které byly dosud touto pozorovací metodou objeveny. S minimální hmotností pouhých 0,193 hmotnosti Země je planeta označená jako „e“ v tomto systému dokonce nejméně hmotnou exoplanetou, která byla dosud objevena metodou radiální rychlosti. Vědci doufají, že to bude znamenat novou éru objevování dalších a menších planet ve vesmíru.

Tým sdružený kolem pracoviště na havajské Gemini Observatory důsledně kalibroval a analyzoval data pořízená během 112 různých nocí po dobu tří let. Našel spolehlivé důkazy o existenci tří planet obíhajících kolem Barnardovy hvězdy. Když členové týmu zkombinovali svá zjištění s daty z článku jiného týmu z listopadu 2024, která byla pořízena v srpnu 2024 přístrojem ESPRESSO na dalekohledu VLT (Very Large Telescope) v Chile, spatřili dobré důkazy o existenci čtvrté planety.

Objev všech čtyř planet byl vlastně ohlášen dvěma týmy, které pracovaly zcela nezávisle na sobě, protože v listopadové studii byly navíc navrženy tři další „kandidátské“ planety s nízkou hmotností, které odpovídaly pozdějším objevům druhého týmu u dalekohledu Gemini North. Celkově tým kolem dalekohledu ESO VLT pracoval čtyři roky na tomto úkolu.

Ve vědě, když pozorování posouvají hranice současných přístrojových možností, je samozřejmě třeba přemýšlet o spolehlivosti těchto měření. Existují falešná přístrojová zkreslení, se kterými výzkumné týmy nepočítaly? Proto je uklidňující, když nezávislé týmy za použití různých dalekohledů, různých přístrojů a různých počítačových kódů dospějí ke stejným závěrům.

Tyto planety jsou pravděpodobně kamenné s holým povrchem (bičovaným intenzivním zářením blízké hvězdy), tedy typu Merkur, spíše než plynné jako Jupiter nebo Neptun, říkají vědci. Je však těžké to zatím s jistotou potvrdit. Úhly, pod kterým je vidíme ze Země, nám znemožňují sledovat, jak přecházejí před svou hvězdou, což je obvyklý způsob, jak zjistit, zda je planeta kamenná (ze stejného důvodu zatím neznáme ani přibližné velikosti těchto planet).

Ale postupným shromažďováním informací o podobných planetách obíhajících kolem jiných hvězd můžeme lépe odhadnout jejich složení. Většina kamenných planet, které jsme dosud objevili, je mnohem větší než Země a zdá se, že jsou si v celé galaxii dost podobné. Existují však důvody se domnívat, že menší planety budou mít mnohem rozmanitější složení. Jakmile jich objevíme více, můžeme začít získávat řadu informací o tom, jak tyto planety vznikají – a co případně způsobuje, že planety budou mít podmínky vhodné pro život.

Členové týmu také vyloučili s poměrně velkou mírou jistoty existenci planet v tzv. obyvatelné zóně kolem Barnardovy hvězdy (s hypotetickou oběžnou dobou 10 až 42 dní), které by měly hmotnost větší než 0,57 hmotnosti Země.

Např. mise Evropské kosmické agentury (ESA) s názvem PLATO (PLAnetary Transits and Oscillations of stars), která má být vypuštěna do vesmíru v roce 2026, je navržena tak, aby našla i menší planety, které obíhají ve větší vzdálenosti od svých hvězd. To by mělo odhalit mnohem více planet v obyvatelných zónách hvězd a mělo by nám to i napovědět, zda naše vlastní sluneční soustava, která nemá žádné podobně blízké planety, není neobvyklá.