چهار سیاره فراخورشیدی کوچک‌تر از زمین در دور ستاره «بارنارد» کشف شده‌اند. این کشف نقطه عطفی در شناسایی سیارات کوچک‌تر از زمین است. محققان این سیارات را با استفاده از ابزار «MAROON-X» در تلسکوپ «Gemini North» و تکنیک سرعت شعاعی، کشف کردند. این سیارات سنگی از کوچک‌ترین سیاراتی هستند که تاکنون کشف شده‌اند. دانشمندان تاکنون تلاش‌های متعددی برای شناسایی سیارات کوچک کرده‌اند که هرکدام به طریقی شکست خورده‌اند.
این کشف بزرگ دوره جدیدی از شناسایی و مطالعه سیاره فراخورشیدی کوچک را آغاز می‌کند که می‌تواند سرنخ‌های حیاتی درباره شکل‌گیری سیارات و امکان سکونت در آن‌ها را فراهم کند. یکی از این ۴ سیاره فراخورشیدی، کم‌جرم‌ترین سیاره فراخورشیدی است که به روش سرعت شعاعی کشف شده. کشف این سیاره را حالا می‌توان معیاری برای یافتن سیارات کوچک‌تر اطراف ستارگان نزدیک به زمین قرار داد.
ستاره بارنارد را حدود یک قرن پیش (۱۹۱۶ میلادی) «E. E. Barnard» در رصدخانه «یرکس» شناسایی کرد و حالا می‌دانیم نزدیک‌ترین منظومه تک‌ستاره‌ای به زمین است. در نظر بگیرید که نزدیک‌ترین منظومه ستاره‌ای به زمین، پروکسیما قنطورس است که در آن ۳ ستاره دور یکدیگر می‌چرخند اما بارنارد نزدیک‌ترین منظومه تک‌ستاره‌ای به زمین است.
ستاره بارنارد ستاره‌ای از نوع کوتوله قرمز است؛ نوعی ستاره کم‌جرم که اغلب میزبان منظومه‌های سیاره‌ای فشرده با سیارات سنگی است. ازآنجایی‌که کوتوله‌های قرمز رایج‌ترین نوع ستاره‌ها در عالم هستند، درک سیاراتی که دور آن‌ها می‌چرخند، از اساسی‌ترین شاخه‌های مطالعات اخترفیزیک‌دانان است.
در این مطالعه که به رهبری «جیکوب بین» از دانشگاه «شیکاگو» انجام شد، دانشمندان تیم ابزار MAROON-X را توسعه دادند؛ ابزاری بسیار حساس که مخصوص تشخیص و شناسایی سیارات دور در اطراف ستاره‌های کوتوله قرمز طراحی شد. MAROON-X روی تلسکوپ Gemini North نصب شد تا توانایی آن را برای شناسایی سیاره فراخورشیدی کوچک افزایش دهد.
این ابزار از تکنیک سرعت شعاعی برای یافتن سیارات فراخورشیدی استفاده می‌کند. این تکنیک تغییرات جزیٔی در حرکت ستاره را که به‌دلیل نیروی گرانشی سیارات یا ستاره اطراف آن ایجاد می‌شود، شناسایی می‌کند. هنگامی که سیاره‌ای دور ستاره‌ای می‌چرخد، نیروی گرانشی آن باعث می‌شود ستاره کمی به جلو و عقب حرکت کند. این حرکت در طول موج نور ستاره تغییرات جزیٔی ایجاد می‌کند. MAROON-X آن‌قدر دقیق است که می‌تواند این تغییرات ظریف را برای تعیین تعداد و جرم سیارات تأثیرگذار بر ستاره اندازه‌گیری کند و به اخترشناسان اجازه دهد وجود آن‌ها را با دقت قابل‌توجهی تأیید کنند.
پس از کالیبره‌کردن و تجزیه‌وتحلیل دقیق داده‌های گرفته‌شده در طول ۱۱۲ شب رصدی در دوره‌ای سه‌ساله، تیم تحقیقاتی شواهد محکمی برای وجود ۳ سیاره فراخورشیدی در اطراف ستاره بارنارد پیدا کرد که ۲ مورد از آن‌ها قبلاً به‌عنوان نامزدهای محتمل شناسایی و دسته‌بندی شده بودند. این تیم همچنین داده‌های MAROON-X را با داده‌های پژوهشی که سال ۲۰۲۴ با ابزار «ESPRESSO» در رصدخانه جنوبی اروپا در شیلی انجام شد، ترکیب کرد تا وجود سیاره چهارم را تأیید و ۲ مورد نامزد را نیز ثبت کند.
سیارات فراخورشیدی تازه‌کشف‌شده به احتمال زیاد سیارات سنگی‌اند؛ نه سیارت گازی مانند مشتری اما تعیین این موضوع با قطعیت دشوار است؛ زیرا زاویه‌ای که ما آن‌ها را از زمین مشاهده می‌کنیم، برای تعیین جنس آن‌ها چندان مناسب نیست. این ۴ سیاره که هرکدام فقط حدود ۲۰ تا ۳۰ درصد جرم زمین را تشکیل می‌دهند، به قدری به ستاره اصلی خود نزدیک‌اند که در چند روز یک دور کامل دور آن می‌چرخند. بیشتر سیارات فراخورشیدی سنگی که تاکنون کشف شده‌اند، بسیار بزرگ‌تر از زمین بوده‌اند. با کشف سیارات فراخورشیدی کوچک‌تر از زمین، می‌توان اطلاعات بیشتری درباره چگونگی شکل‌گیری این سیارات و آنچه آن‌ها را احتمالاً قابل‌سکونت می‌کند، به دست آورد.
چالش‌های پژوهش اخترفیزیک دانان:
* شناسایی سیارات فراخورشیدی کوچک که دور ستاره‌های کوتوله قرمز می‌چرخند
* تعیین جنس سیارات فراخورشیدی کشف شده (سنگی یا گازی)
* بررسی شرایط سکونت‌دوست در سیارات فراخورشیدی
راه حل‌ها:
* توسعه ابزار و تکنیک‌های دقیق برای شناسایی سیارات فراخورشیدی کوچک
* مطالعات بیشتر در مورد شرایط سکونت‌دوست در سیارات فراخورشیدی
* پژوهش‌های بنیادی در مورد سیارات فراخورشیدی و فیزیک ستاره‌ها
سوال‌ها:
* آیا سیارات فراخورشیدی سنگی در حال فشردگی هستند؟
* آیا ستاره‌های کوتوله قرمز میزبان سیارات فراخورشیدی سنگی درآینده خواهند بود؟
* چگونه می‌توانیم اطلاعات بیشتری درباره سیارات فراخورشیدی کسب کنیم؟