بارنارد، ستاره‌ای جذاب برای شکارچیان سیارات فراخورشیدی

ستاره شناسان دریافته اند که ستاره بارنارد، که نوعی کوتوله قرمز بوده، بسیار به زمین نزدیک است، سریع حرکت می کند و مدت زمان زیادی است که مورد مطالعه قرار گرفته است و دارای سیاره ای بزرگتر از زمین است که در حال گردش در آنسوی منطقه ی زیست پذیرِ این ستاره می باشد.

کشف ستاره بارنارد متکی بر اطلاعاتی است که در طول چندین سال با بکارگیریِ روشِ آزمون و خطایِ سرعت شعاعی که در جستجویِ لَنگِش و وول خوردن موجود در حرکت ستاره ی میزبان می باشد، گردآوری شده است. این کشف برای ستاره شناسان دستاورد بزرگی بود، زیرا ستاره بارنارد-b در شمار کوچکترین سیاراتی است که تا به حال با بکارگیری این تکنیک پیدا شده اند و نیز دورترین سیاره از ستاره ی میزبان خود می باشد که هر 233 روز یکبار بدور آن می چرخد.

ستاره ی بارنارد نزدیکترین ستاره تکی به خورشید ماست که بسیار سریع حرکت می کند. این ستاره برای شکارچیان سیاره بسیار جذاب است، زیرا خیلی نزدیک و درخشان می باشد. اما تا بحال سیارات فراخورشیدیِ این نهنگ بزرگ سفید،خود را آشکار نساخته اند.”به مدت بیش از یک قرن اخترشناسان ستاره بارنارد را به عنوان محتمل ترین مکان برای یافتن یک سیاره فراخورشیدی مورد مطالعه و کنکاش قرار داده اند.نهایتا “ایگناسی رابلیس” از انستیتوی مطالعات فضایی کاتالونیای اسپانیا و نویسنده و مولف ارشد این مقاله در مجله نیچر اظهار داشت: این اکتشاف نتیجه 771 رصد و مشاهده که تعداد قابل توجهیست،می باشد. وی حالا می گوید: بعد از یک آنالیز بسیار دقیق، ما بیش از 99 درصد مطمئنیم که سیاره آنجاست.جرم این سیاره حداقل 3/2 برابر زمین است و نزدیک ناحیه ای موسوم به ” خط برفی” این سامانه در حال گردش می باشد. محل نامبرده مکانیست که انتظار نمی رود در آن آب بصورت مایع باشد. بدین معنی که این مکان یک دنیای یخ زده است ( تخمینا منفی 150 درجه سلسیوس ) و بسیار غیر محتمل برای پشتیبانی از حیات.

اما رابلیس و سایرین در قالب یک تیم تحقیقاتی بزرگ می گویند که آن به عنوان یک کاندیدای بسیار خوبی جهت تصویر برداری مستقیم و مشاهدات نسل های بعدی در آینده می باشد. تا بحال هزاران سیاره فراخورشیدی مورد شناسایی قرار گرفته اند، صدها عدد از آنها با استفاده از روش سرعت شعاعی کشف شده اند،اما این یکی متفاوت است.
پل باتلر دانشمند ارشد در انستیتوی کارنیج،پیشگام در روش سرعت شعاعی و یکی از مولفین بی شمار این مقاله میذگوید: ستاره بارنارد نهنگ بزرگ سفید شکار سیاره است. به دلیل نزدیکی بسیار زیاد این سیاره و فاصله تنها 6 سال نوریِ آن از ما،نتایج بسیار اغواکننده است. این ستاره به مدت صد سال به عنوان موضوع مورد مطالعه درباره سیارات فراخورشیدی قرار گرفته اما تا قبل از پیشرفت های مهم در روش سرعت شعاعی تا اواسط دهه 1990، دیگر روش های بکار برده شده، قادر به یافتن هیچ سیاره ای نشدند.با این وجود در دهه 1960 پیتر ون د کمپ، ستاره شناس آلمانی-آمریکایی از کالج Swarthmore که یک شکارچی اولیه سیارات فراخورشیدی بود، تصور کرد که در حقیقت 2 سیاره غول پیکر گازی را در اطراف ستاره ی بارنارد یافته است. او تکنیک متفاوتی بر اساس حرکت ستاره میزبان بکار برد. حتی این یافته ها در کتاب های درسی نیز وارد شدند ولی بعدا کاشف به عمل آمد که آنها نادرستند.بعد از اینکه عصر سیارات فراخورشیدی مدرن آغاز شد، ستاره بارنارد همچنان راز سیاره ای خود را آشکار نساخت. براساس توضیحات باتلر، ترکیب اندازه و فاصله سیاره از این ستاره، نهایتا تکنولوژی و ستاره شناسان را به سمت یک محدودیت محض سوق داد که مستلزم محاسبه میزان لنگش و وول خوردن به میزان 1/2 متر در ثانیه شد. در مقابل سیارات اولیه ای با روش سرعت شعاعی کشف شده اند که لنگشی به میزان 70 متر در ثانیه که ناشی از کشش گرانشی سیاره بود آشکار گردید.بهترین ابزارها در 30 سال پیش توانستند فقط 300 متر در ثانیه از آن را آشکارسازی نمایند.

سیاره کشف شده ( که تا تایید بیشتر تنها کاندیداست) نهایتا در پی کوشش و تحقیقات مشترکِ تیم بزرگی از ستاره شناسانِ سراسر جهان یافت شد. این پژوهش ها به رهبری گیلِم آنگلادا اسکوده از دانشگاه کوئین مری سازماندهی گردید. ستاره شناس جوانی در سال 2016 با آشکار سازیِ یک سیاره در حال گردش به دور پروکسیما قنطورس نزدیکترین ستاره به منظومه شمسی ما، توانست سروصدای زیادی بپا کند. این کشف قسمتی از کمپین” نقطه قرمز کمرنگ” می باشد که هدفش یافتن سیارات سنگی در اطراف ستارگان کوتوله قرمز بود. پس از اکتشاف پروکسیما،ستاره بارنارد در راس لیست انتخابیِ آنگلادا اسکوده قرار گرفت و به پروژه “همکاری نقاط قرمز” تغییر نام یافت.
این پروژه توسط رصدخانه جنوبی اروپا و دانشگاه ها در شیلی،بریتانیا،اسپانیا و آلمان حمایت می شود. تا سال 2015 تقریبا به مدت 18 سال اطلاعات به روزی راجع به یک سیاره احتمالیِ در حال گردش به دور ستاره گردآوری شده بود، همچنین یک سیگنال واضحِ ولی ضعیف کشف شده بود. اما جهت ارائه گزارشی مطمئن و بی شبهه از یک کشف، اطلاعات بیشتری نیاز بود و تلاش در رابطه با نقاط قرمز باعث پذیرش این چالش گردید.

برای اینکه ببینیم آیا نتیجه می توانست مورد تایید قرار بگیرد، اخترشناسان مرتبا ستاره بارنارد را با دستگاه های طیف سنج دقیقی مانند CARMENES ( رصدخانه Calar Alto در اسپانیا ) و HARPS ( جستجوگر سیاره با روش سرعت شعاعی دقت بالا ) کنترل کردند. در نهایت تیم با استفاده از مشاهداتی که در طی بیش از 20 سال از 7 ابزار مختلف بدست آمده، باعث شد این تحقیقات یکی از بزرگترین و دقیق ترین مجموعه داده هایی باشند که تا بحال درباره مطالعات سرعت شعاعی بدین اندازه دقیق و جامع انجام شده.
آنگلادا اسکوده اظهار نمود: “همگی ما روی نتایج فوق بسیار کار کرده ایم. این نتیجه یک همکاریِ بزرگِ سازمان یافته در زمینه ی پروژه نقاط قرمز می باشد و به همین علت است که تیم های بسیاری از سراسر جهان شامل ستاره شناسان نیمه حرفه ای در این پروژه مشارکت داشته اند.” کریستانا رودریگز لوپز محقق انستیتوی اخترفیزیک اندلس و سرمولف این مقاله درباره اهمیت این یافته که در طول دهه ها رشد یافته اظهاراتی را بیان نمود.

ستاره بارنارد چهارمین ستاره نزدیک به خورشید و نزدیکترین ستاره تکی است. این ستاره 6 سال نوری از ما فاصله دارد.

وی گفت: این اکتشاف یک پیشرفت به منظور ادامه جستجوی سیارات فراخورشیدی پیرامونِ نزدیکترین همسایگانِ ستاره ای ما می باشد،با امید به اینکه سرانجام ما به آن سیاره ای دست یابیم که شرایط واقعی را برای میزبانی حیات داراست.
پروژه یبعدیِ کمپین نقاط قرمز، مطالعه و بررسی ستاره Ross 154 می باشد که با فاصله 9/66 سال نوری یکی دیگر از ستاره های نزدیک به ما است.انتظار می رود افزایش قابل توجه در میزان دقتِ اندازه گیری های سرعت شعاعی با نسل های بعدیِ تلسکوپ ها و طیف سنج های زمینی ادامه یابد.
باتلر گفت: به عنوان مثال انستیتو کارنیج در راستای ارتقاء روش طیف نگارِ سیاره‌یابِ خود در رصدخانه لاس کامپاناس شیلی به میزان اندازه گیریِ 0/5 متر در ثانیه دست یافت. سایر گروه ها شامل رصدخانه جنوبی اروپا و تیم های آمریکاییِ مستقر در ایالت پنسیلوانیا و دانشگاه های ییل،تلاش های مشابهی را در همین راستا انجام می دهند. به گفته باتلر اگر آنها موفق شوند، با بکارگیری روش سرعت شعاعی، امکان بسیار خوبی جهت یافتن سیاراتی بالقوه زیست پذیر در اطراف ستارگان خورشید مانند و دیگر دسته های ستاره ای فراهم خواهد شد.

ستاره بارنارد یک کوتوله سرخ بسیار کم جرم است که در صورت فلکی مار افسای قرار دارد. بعد از منظومه ستاره ای سه گانه آلفا قنطورس چهارمین ستاره ی تکیِ شناخته شده به خورشید و نیز نزدیکترین ستاره در نیمکره ی شمالی آسمان می باشد. این ستاره علی رغم نزدیکیش به ما بسیار کم نور است و با چشم غیر مسلح دیده نمی شود. البته با یک تلسکوپ آماتوری 8 اینچی کاملا قابل رویت است. ستاره بارنارد در تابش فرو سرخ درخشانتر از نور مرئی است. اگرچه یک ستاره باستانی است، اما هنوز هم پدیده های مرتبط با ستاره‌های شراره دار (ستاره متغیری که به دلیل شراره هایی که روی سطح آن ها وجود دارند، به طور متناوب روشن و خاموش می شوند) را تجربه می کند که یکی از این رویدادها در سال 1998 رصد شد. این ستاره بعد از مرگ ای.ای بارنارد ستاره شناس آمریکایی به این نام خوانده شد. وی اولین شخصی نبود که این ستاره را مشاهده کرد، بلکه آن برای اولین بار در 1888 و 1890 در تلسکوپ دانشگاه هاروارد آشکار کرد. ای.ای بارنارد در 1916 حرکت خاصه ( حرکت و جنبش زاویه ایِ ظاهریِ یک ستاره در زمینه آسمان با توجه به ستارگان دورتر ) آن را به میزان 10/3 ثانیه ی قوسی نسبت به خورشید محاسبه کرد. این ستاره احتمالا سریعترین ستاره در دوره های حرکت خاصه می باشد. نزدیکیِ آن به خورشید و نیز سرعت بالایش امکان اینکه بتوان جرمی سریعتر از آن در آینده ای دور کشف نمود را غیر محتمل می سازد. ستاره بارنارد به دلیل نزدیکی و موقعیت مناسبش برای رصد در نزدیکی استوای سماوی، در زمره پرمطالعه ترین کوتوله های قرمز قرار دارد. از لحاظ تاریخی، پژوهش درباره ی ستاره بارنارد، بر اندازه گیریِ ویژگی های خاصِ ستاره ای و اختر سنجیِ آن تمرکز یافته است. این مطالعات دربرگیرنده محاسبات دقیقِ موقعیت ها و حرکات ستارگان و سایر پیکره های سماوی در زمینه آسمان می باشد. هنگامی که شکارچیان سیاره از روش اخترسنجی استفاده می کردند آنها بدنبال وول خوردن و لنگش منظم در مکان یک ستاره حتی به میزان یک دقیقه بودند. به عنوان مثال ون‌د.کمپ جهت بررسی ستاره بارنارد، اخترسنجی را بکار برد و (بطور ناصحیح ) آن دو غول گازی در اطراف آن را کشف کرد. در مقابل روشهای سرعت شعاعی ( یا داپلر ) در جستجوی لنگش ستاره، عمود بر زمینه آسمان بوده و اخترشناسان اکنون بار دیگر با این روش مرتبا تاریخ سازی می نمایند.