Звезда Барнарда — красный карлик, расположенный всего в 5,96 световых годах от нас в созвездии Змееносца. Это четвертая ближайшая отдельная звезда к Земле после трех компонентов системы Альфа Центавра. С видимой звездной величиной 9,511 звезда с малой массой невидима невооруженным глазом и может быть видна только в телескоп. Она была названа в честь американского астронома Эдварда Эмерсона Барнарда, который измерил ее собственное движение в 1916 году.
Тип звезды
Звезда Барнарда — красный карлик спектрального типа M4.0V. Она намного меньше, менее массивна и холоднее Солнца. Она имеет массу всего 0,144 солнечных масс и радиус 0,196 солнечных радиусов. Это делает звезду ближе по размеру к Юпитеру, чем к Солнцу, хотя ее масса примерно в 150 раз больше массы газового гиганта.
Температура поверхности звезды составляет около 2 850 ºС, а болометрическая светимость составляет 0,0035 солнечных светимостей. Большая часть ее энергии выделяется в инфракрасном диапазоне. Её светимость в видимой части спектра составляет всего 0,0004 солнечных светимостей. Чтобы проиллюстрировать это, если бы Звезду Барнарда поместили в центр солнечной системы, она была бы всего в 100 раз ярче полной Луны. Солнце было бы таким тусклым, если бы его переместили на расстояние в 80 раз превышающее нынешнее.
Звезда Бернарда потеряла большую часть своей энергии вращения, и ей требуется 130,4 дня, чтобы завершить оборот вокруг своей оси. Для сравнения, Солнцу требуется 25 дней. Предполагаемый возраст звезды Барнарда составляет около 10 миллиардов лет, что более чем в 2 раза больше, чем у Солнца. Красный карлик может быть одной из старейших звезд в галактике Млечный Путь.
Несмотря на то, что это старая звезда, звезда Барнарда все еще испытывает вспышки и проявляет низкую магнитную активность. Она показывает корональное рентгеновское излучение и умеренно сильное излучение в ультрафиолетовом диапазоне.
Несмотря на то, что она в 2 раза старше Солнца, из-за своей малой массы звезда Барнарда еще долго будет находиться на главной последовательности после того, как наша звезда исчезнет. Жизненный цикл звезд с малой массой намного длиннее, потому что эти звезды полностью конвективны и не накапливают гелий в своих ядрах. В результате они могут сплавить весь свой запас водорода, а не только тот, что находится в ядре, и оставаться на главной последовательности в течение триллионов лет.
При массе 0,144 солнечных масс звезда Барнарда может оставаться на главной последовательности более 2 триллионов лет, затем несколько миллиардов лет в виде голубого карлика и, наконец, белого карлика. Голубые карлики — это гипотетический класс, поскольку Вселенная недостаточно стара, чтобы какая-либо звезда достигла этой стадии. Когда звезда Барнарда превратится в голубого карлика, ее температура поверхности составит 6500 – 8500 ºС, а светимость составит треть солнечной.
Особенности звезды Бернарда
В звезде Барнарда содержится всего от 10 до 32% от содержания металлов Солнца, то есть элементов тяжелее водорода и гелия. Это звезда промежуточной популяции II, с более высокой металличностью, чем у звезд в гало Млечного Пути, и ниже, чем у большинства звезд диска. Тем не менее, более поздние исследования оценивают более высокое содержание металла в звезде, от 75% до 125% металличности Солнца.
Звезда Барнарда классифицируется как вспышечная звезда типа BY Дракона. Она имеет переменное звездное обозначение V2500 Змееносца. Переменными, как правило, являются звезды главной последовательности классов K и M, яркость которых изменяется из-за звездных пятен в сочетании с эффектами вращения. Периоды изменчивости связаны со скоростью вращения звезд. Многие другие близлежащие красные и оранжевые карлики демонстрируют аналогичные вариации, в том числе Лаланд 21185, Росс 248, AX Микроскопа (Лакайль 8760), звезда Каптейна (VZ Художники) и звезда Бесселя (61 Лебедь А).
В 2019 году в ультрафиолетовом диапазоне были обнаружены две звездные вспышки, исходящие от звезды Барнарда. Кроме того, наблюдалась рентгеновская вспышка, которая высвободила 1,6 × 10 22 джоулей. Каждая ультрафиолетовая вспышка имела энергию 3 х 10 22 джоулей в дальнем ультрафиолете. Ультрафиолетовые вспышки были обнаружены космическим телескопом Хаббл, а рентгеновская вспышка была обнаружена Рентгеновской обсерваторией Чандра.
Исследователи проанализировали влияние вспышек на атмосферную стабильность гипотетических планет земной группы в обитаемой зоне звезды. Они пришли к выводу, что длительное воздействие вспышек от звезды Барнарда приведет к потере около 87 земных атмосфер в миллиард лет в результате тепловых процессов и около 3 земных атмосфер в миллиард лет в результате процессов потери ионов.
В 2003 году сообщалось о низкой вариабельности лучевой скорости звезды. Изменения были в основном из-за ускорения и звездной активности. Основываясь на высокоточном мониторинге лучевой скорости звезды в течение 2,5 лет, команда астрономов определила верхние пределы массы гипотетических планет, вращающихся вокруг звезды. Для разделения от 0,017 до 0,98 астрономических единиц они исключили любые планеты с истинной массой более 0,86 массы Юпитера. Для обитаемой зоны, на расстоянии от 0,034 до 0,082 астрономических единиц, они исключили планеты с массой, более чем в 3,1 раза превышающей массу Нептуна.
Факты о звезде
Звезда Барнарда — одна из наиболее изученных звезд в окрестностях Солнца. Её расположение недалеко от небесного экватора облегчает наблюдение. Астрономы в основном сосредоточились на определении его звездных параметров и движения, а также на поиске вращающихся вокруг него планет.
Э. Э. Барнард был первым, кто измерил собственное движение звезды в 1916 году. Барнард сравнил свою фотографию с фотографией, сделанной в 1904 году, и обнаружил годовое движение 10” 36. Это было самое большое собственное движение, известное для любой звезды. Барнард был не первым, кто сфотографировал звезду. Красный карлик ранее был запечатлен на фотопластинках Гарвардского университета в 1888 и 1890 годах.
Звезда Барнарда по-прежнему имеет наибольшее собственное движение из всех звезд, открытых на сегодняшний день. Кажется, что она движется по небу со скоростью 10,358 угловых секунд в год относительно Солнца, что соответствует скорости 90 км/с. Это составляет четверть градуса в течение человеческой жизни, или около половины углового диаметра полной Луны.
Звезда Барнарда движется к Солнцу и приблизится к нашей звезде ближе всего к 11 800 году н.э., когда она приблизится примерно на 3,75 световых года, ближе, чем Проксима Центавра сейчас (4,2465 св. лет). Однако даже при самом близком приближении звезда Барнарда не будет ближайшей звездой к Солнцу, потому что Проксима переместится еще ближе. Звезда Барнарда в это время будет на величину ярче, но все еще слишком слабой, чтобы быть видимой невооруженным глазом.
Звезда Барнарда — ближайшая к Солнцу звезда в северном небесном полушарии. Змееносец, созвездие Звезды Барнарда, является одним из 15 экваториальных созвездий, и его можно увидеть из большинства мест на Земле, по крайней мере, часть года.
Ближайшим соседом звезды Барнарда является Росс 154 — красный карлик в созвездии Стрельца, на расстоянии 5,41 световых лет. Если смотреть со звезды Барнарда, Солнце будет выглядеть как звезда первой величины в западной части созвездия Единорога. Она будет сиять так же ярко, как Поллукс, если смотреть с Земли.
Планеты
Будучи второй ближайшей к Земле звездой, звезда Барнарда часто становится целью для поиска внесолнечных планет. По состоянию на 2022 год, подтвержденных планет, вращающихся вокруг звезды, нет.
В 1960-х и начале 1970-х годов голландский астроном Питер ван де Камп из колледжа Суортмор заявил, что он обнаружил астрометрическое колебание, которое он приписал планете, используя 24-дюймовый рефрактор в обсерватории Спроул. Первоначально он предложил планету с массой около 1,6 массы Юпитера, вращающуюся вокруг звезды на расстоянии 4,4 астрономических единиц, но позже пересмотрел свои измерения и даже предложил вторую планету.
Утверждения Ван де Кампа были широко приняты до 1973 года, когда две статьи не смогли подтвердить существование планеты. Один из них, автором которого является Джон Л. Херши, предположил, что изменения в астрометрических полях звезд соответствовали времени модификаций, которые были сделаны на объективе рефрактора Swarthmore.
В 1995 году американский астроном Джордж Гейтвуд предположил, что спутники с массой, в 10 раз превышающей массу Юпитера, не могут существовать вокруг звезды.
Интерферометрические наблюдения с помощью космического телескопа Хаббла в 1999 году не обнаружили никаких планет. Однако астрономы смогли исключить существование планет с массой более 0,8 массы Юпитера, вращающихся вокруг звезды с периодами от 1 до 1000 дней.
В статье 2013 года были установлены дополнительные ограничения на массу возможных планет, вращающихся вокруг звезды. Исследователи определили верхний предел в 2 массы Земли для планет, вращающихся вокруг звезды с периодами до 1000 дней. Они также исключили планеты с массой более 10 масс Земли, вращающиеся с периодами до 2 лет. Было обнаружено, что обитаемая зона звезды Барнарда лишена планет земной массы или больше, за исключением, возможно, гипотетических планет на встречных орбитах.
Звезда Барнарда b
В ноябре 2018 года сообщалось, что вокруг звезды Барнарда вращается планета-суперземля. Считалось, что экзопланета, обозначенная как звезда Барнарда b имеет массу не менее 3,2 массы Земли и орбиту с максимальным угловым расстоянием в 220 миллисекунд от родительской звезды. Об открытии было объявлено в статье, опубликованной в журнале Nature.
Команду, обнаружившую планету, возглавлял Игнаси Рибас из Института космических исследований Каталонии и Института космических наук CSIC в Испании. Они использовали данные, собранные семью различными приборами, включая спектрографы ESO HARPS и UVES, в течение 20 лет. Команда обнаружила планету, используя метод радиальной скорости. Они также обнаружили колебание, которое может указывать на другую планету, вращающуюся гораздо дальше.
Для звезды Барнарда b астрономы обнаружили орбитальный период в 233 дня и расстояние всего в 0,4 астрономических единицы (расстояния от Земли до Солнца) от звезды Барнарда. Это означало бы, что предлагаемая планета получает от своей звезды только 2% энергии, которую Земля получает от Солнца. Существование звезды Барнарда b оказалось под вопросом после исследования, опубликованного в июле 2021 года. Оно было использовано для установления более точных верхних пределов массы для любых потенциальных планет, вращающихся в обитаемой зоне звезды. Анализ исследователей был чувствителен к планетам с массами не менее 0,7 и 1,2 масс Земли при соответствующих орбитальных периодах 10 и 40 дней. Периоды соответствуют внутреннему и внешнему краям обитаемой зоны звезды. Следовательно, любые планеты, которые еще могут быть обнаружены в зоне златовласки, должны быть менее массивными.
| Наблюдательные данные | |
|---|---|
| Расстояние | 5,96±0,01 св. года (1,828±0,003 пк) |
| Видимая звёздная величина (V) | 9,57 |
| Созвездие | Змееносец |
| Физические характеристики | |
| Масса | 0,17 M⊙ |
| Радиус | 0,15—0,20 R⊙ |
| Возраст | ~1,0⋅1010 лет |
| Температура | 2 850 ºС |
| Светимость | 0,0004 L⊙ |
| Металличность | 10—32 % солнечной |
| Вращение | 130,4 дня |
