Sistem bintang terdekat kedua dengan Bumi adalah salah satu target yang paling intensif dipelajari di galaksi. Para astronom telah mengukur karakteristik bintang yang sangat kecil selama beberapa dekade, mencari tanda-tanda planet yang mengorbit, dan selama bertahun-tahun, petunjuk tentang kemungkinan dunia menarik-narik bintang telah dikumpulkan di sana-sini — tetapi tidak ada yang pernah dianggap konklusif.
Namun, sekarang, para astronom akhirnya mengungkapkan tanda-tanda kuat bahwa Barnard's Star, hanya sekitar enam tahun cahaya, memiliki satu atau lebih planet yang mengorbit di sekitarnya.
Sebuah tim peneliti di lembaga perburuan exoplanet, Red Dots, mempublikasikan penelitian hari ini di Nature yang mengumpulkan lebih dari 20 tahun pengamatan bintang tersebut. Pekerjaan itu mengeluarkan kandidat planet yang sangat tidak biasa: planet super dingin, sekitar 3, 2 kali massa Bumi, yang melingkari bintangnya setiap 233 hari.
Kesan seniman tentang planet Barnard's Star di bawah cahaya oranye dari bintang. (IEEC / Sains-Gelombang - Guillem Ramisa) Barnard's Star, kerdil merah kecil, telah lama menjadi sasaran perburuan planet yang utama. Dari tahun 1963 hingga 1972, bintang itu dipercayai sebagai tuan rumah satu atau lebih raksasa gas, yang bertanggung jawab atas beberapa klaim planet ekstrasurya paling awal yang mendapat perhatian luas. "Planet-planet", bagaimanapun, berakhir tidak lebih dari masalah instrumentasi dengan Sproul Observatory di Swarthmore, Pennsylvania, yang direkturnya, Peter van de Kamp, pertama kali mengklaim keberadaan planet di sekitar bintang.
Sejak saat itu, bagaimanapun, pemburu planet demi pemburu planet telah mengarahkan teleskop mereka kepada bintang untuk tanda-tanda sesuatu yang tidak biasa. Meskipun Barnard's Star adalah sistem bintang terdekat kedua dengan Bumi - setelah tiga bintang dari sistem Alpha Centauri - para astronom terus muncul dengan tangan kosong sampai bertahun-tahun data dapat diperoleh.
Sekarang, Super-Earth dingin ini adalah planet ekstrasurya kedua yang paling dekat dengan Bumi, setelah Proxima Centaur b.
“Pada akhirnya, kami percaya dengan cukup kuat bahwa benda itu ada di sana, ” Ignasi Ribas dari Institut de Ciències de l'Espai dan penulis utama makalah itu mengatakan. “Kami harus selalu sedikit berhati-hati, dan tentu saja lebih banyak data harus memperkuat kasus untuk itu, tetapi kami cukup yakin bahwa kami bersedia untuk melanjutkan publikasi.”
Bagian dari tantangan untuk menemukan planet ini berasal dari metode yang digunakan para astronom: radial velocity (RV). Metode kecepatan radial mencari perubahan gravitasi ketika sebuah planet mendorong atau menarik bintangnya. Metode ini sangat bagus untuk menemukan planet besar, dan telah secara efektif digunakan untuk menemukan planet yang lebih kecil, yang berdekatan seperti Proxima Centauri b — tetapi untuk menemukan planet kecil yang jauh, itu adalah masalah yang sama sekali berbeda.
Barnard's Star b, seperti planet baru ini diketahui, hanya menyebabkan perubahan 1, 2 meter per detik pada kecepatan radial bintangnya. Planet pertama yang ditemukan dengan metode RV menyebabkan perubahan 13 meter per detik, membuat sinyal ini kurang dari 10 persen kekuatan penemuan sukses lainnya.
Cullen Blake, seorang profesor Universitas Pennsylvania yang tidak terlibat dalam penelitian ini, mengatakan bahwa beberapa data RV berpotensi berpotensi dikeruhkan oleh aktivitas bintang dari bintang. Namun demikian, banyaknya pengamatan membangun kasus yang cukup meyakinkan bahwa planet ini ada di sana.
"Sepertinya ada beberapa kebisingan substansial dalam hal aktivitas bintang yang mereka modelkan, " katanya. "[Kandidat] sangat kuat dalam hal signifikansi statistik."
Petunjuk pertama bahwa planet Barnard ada di sana datang pada tahun 2015, ketika salah satu penulis makalah, Mikko Tuomi, melihat data kecepatan radial yang ada dari bintang dan menemukan sesuatu yang berubah sesuai dengan periode 233 hari. Pada saat itu, kasus untuk objek planet (bukan jenis aktivitas yang intrinsik bagi bintang) tidak cukup kuat untuk berdiri sendiri.
Ribas dan timnya menggunakan 800 pengamatan berbeda dari Barnard's Star untuk mengusir ketidakpastian bahwa planet itu ada. Setelah menghitung jumlah data selama beberapa dekade, keberadaan Barnard's Star b tampaknya cukup pasti — meskipun tim Red Dots yang selalu berhati-hati masih menyebutnya sebagai kandidat planet.
Representasi grafis dari jarak relatif ke bintang terdekat dari matahari. Bintang Barnard adalah sistem bintang terdekat kedua, dan bintang tunggal terdekat kita. (IEEC / Sains-Gelombang - Guillem Ramisa) Dan para peneliti juga menemukan sesuatu yang lain dalam data: bukti samar dari planet lain, yang akan dikenal sebagai Barnard's Star c. Planet kedua yang hantu ini dalam sistem, jika ada, diperkirakan memiliki periode orbit yang panjang dan sekitar massa Neptunus. Keberadaan planet gas bahkan lebih sulit untuk dibuktikan, karena periode 10 tahun berarti ia menghasilkan sinyal yang lebih lemah. Perlu dicatat, bahwa pengukuran menempatkan planet pada periode yang sama dengan klaim van de Kamp pada 1960-an.
Van de Kamp mengira dia melihat setidaknya dua planet, satu dalam 12 tahun dan satu dalam orbit 25 tahun, keduanya di sekitar massa Yupiter. Petunjuk datang dari sinyal astrometri, yang mencari penyimpangan di jalur bintang dari garis tengah karena pengaruh planet yang tak terlihat.
Sinyal baru, di sisi lain, tampaknya menunjukkan sesuatu sekitar 15 massa Bumi, yang tidak mungkin menunjukkan sinyal astrometri yang nyata dari Bumi. (Makalah baru menyebutkan bahwa Gaia, sebuah observatorium astrometri berbasis ruang, mungkin dapat mengkonfirmasi planet ini.) Karena ukurannya, planet ini menghasilkan sekitar 3 hingga 4 meter per detik perubahan kecepatan radial — lebih kuat daripada kandidat planet lain, tetapi tanpa sejumlah pengamatan untuk mengesampingkan penjelasan alternatif.
"Kami tidak membuat klaim bahwa ini terkait dengan planet astrometri van de Kamp, " kata Ribas. Dia mencatat, bagaimanapun, bahwa itu adalah kebetulan yang menarik. “Kami memang melihat beberapa variasi. Bintang-bintang diketahui menunjukkan siklus aktivitas, jadi ini mungkin siklus aktivitas bintang [bukan planet]. "
Periode 233 hari untuk dunia salju, Barnard's Star b, jauh melampaui zona layak huni bintangnya. Meskipun planet ini lebih dekat dengan bintangnya daripada Bumi dibandingkan dengan matahari, Barnard's Star sangat kecil dan dingin jika dibandingkan. Planet ini mengorbit di daerah yang dikenal sebagai "garis salju, " di mana tubuh berbatu cenderung memberi jalan bagi tubuh yang lebih dingin. Koran itu juga mengatakan bahwa tidak ada bukti apa pun di sekitar massa Bumi di dalam zona layak huni Bintang Barnard — meskipun benda bermassa Mars belum dikesampingkan.
Tetapi bahkan jika dunia ini terlalu dingin untuk kehidupan seperti yang kita kenal, itu menandai penemuan yang menarik, karena planet ini jauh lebih jauh dari bintang inangnya daripada planet lain yang ditemukan mengorbit katai merah kecil (seperti Proxima Centauri b, yang memiliki periode hanya 11 hari). Dari perspektif eksplorasi, planet ini lebih dekat daripada planet ekstrasurya manapun yang dikenal, kecuali dalam 10 ribu tahun, Barnard's Star akan benar-benar pindah untuk menjadi bintang terdekat dengan matahari kita. Fisikawan sudah memikirkan cara-cara yang mungkin untuk meluncurkan penyelidikan miniatur ke Proxima Centauri b, sekitar 4, 2 tahun cahaya — dan di masa depan, Barnard's Star b bisa menjadi target lain.
"Perasaan saya adalah bahwa hal-hal ini mungkin cukup umum, tetapi mengekstraksinya jauh lebih sulit, " kata Blake tentang planet yang jauh, kecil, dan panjang seperti Barnard's Star b. "Tebakanku adalah akan ada lebih banyak kampanye seperti ini."
