很快，第三距离的巴纳德星进入张晓辰视野，它是一颗M4型的黯淡红矮星，观测者必须使用望远镜才能看见。它的视星等为9.54等，与全天最亮的恒星天狼星（-1.5等）和裸眼能看见的最暗星（+6.0等）相较之下（亮度的关系是以对数计算），9.54等的巴纳德星亮度只有6等星的127。
巴纳德星的年龄介于70亿至120亿年之间，不仅比太阳古老，天文学家还认为它可能是银河系中最古老的恒星。它已经失去了大量的转动能量，光度的周期变化显示巴纳德星自转一周需要130天（相较之下太阳只需要25天）[1]。因为巴纳德星是一颗古老的恒星，所以长久以来都被假设是一颗休眠期中的恒星，但是天文学家在1998年观测到一个强烈的恒星耀斑，所以巴纳德星其实是一颗耀星。巴纳德星也是一颗变星，标示为蛇夫座V2500。
自行运动是天体在天球上对应的横向速度（相对太阳的“横向”移动），巴纳德星的自行速度是90公里秒，相当于每年在天球上移动10.3弧杪，所以这颗恒星在人的一生中可以移动四分之一度，相当于满月视直径的一半。
巴纳德星的径向运动朝着太阳接近，所以天文学家可以观测到蓝移。目前有两份星表列出巴纳德星的径向运动数值：SIMBAD是每秒106.8公里；ARICNS是每秒110.8公里。天文学家将这些测量值与自行运动一起考虑后，认为它在太空中朝着太阳的相对速度是每秒139.7公里或142.7公里。
天文学家根据巴纳德星朝向太阳移动的速度推算，它将在公元9，800年时最接近太阳，届时距离为3.75光年，但是当时最接近太阳的恒星是比邻星，因为它将会移动到比巴纳德星还要更接近太阳的位置。令人失望的是届时这颗星依然很黯淡，视星等只有8.5等，裸眼仍然看不见它，之后它又将稳定的远离太阳。
巴纳德星的质量大约是太阳质量的14%，半径是太阳的15-20%。虽然它的质量大约是木星质量的180倍，但是半径只比木星大1.5至2倍，所以这颗恒星与一颗棕矮星的大小相当。它的有效温度是3134（±102）K，视亮度是太阳亮度的，总亮度相当于34.。因为它是如此暗淡，如果把它放在太阳的位置，巴纳德星的亮度也只有满月的100倍，与站在距离太阳80天文单位的位置来观测太阳相当。
巴纳德星之所以成为天文学家所瞩目的热门星球，是因为它有几点与众不同的地方。
第一是自行速度。
第二是距离近。
第三个也是巴纳德星最吸引人的地方，是这颗恒星周围很可能有两颗大小约等于木星和土星的行星在围绕着它旋转，是离我们很近的另一个太阳系。
因为巴纳德星拥有几点与众不同的特征，所以它成为天文学家相当瞩目的恒星。巴纳德星是目前所有已知恒星中自行运动最快的恒星，因此有时候也被称为巴纳德“逃亡之星”（RunawayStar），它的自行速度比大熊座的飞行之星快一倍。
恒星通常每年的自行速度还不到1角秒，牧夫座大角星自行运动算是比较明显的，但是一年也不到2角秒，而巴纳德星每年的自行运动却高达10.31角秒。巴纳德星距离太阳系只有5.96光年，除了南门二系统（半人马座α三合星）外，它是距离地球最近的恒星。
巴纳德星最吸引人的地方是这颗恒星周围很可能有两颗大小约等于木星和土星的行星围绕它公转，是一个距离地球很近的恒星系。
一般而言，恒星在我们看来是“恒定不动”的，但其实只是由于恒星通常与我们的距离都在数百、数千甚至数万光年外，故即便有运动，但由于相对位置改变较小，很难被察觉罢了。
但倘若恒星距离较近，相对就容易看出它的改变，天文学家称此现象为“恒星自行运动”。但恒星自行运动只反映了恒星在垂直于我们视线方向的切向速度。恒星在沿我们视线方向也在运动，其速度称为视向速度。
巴纳德星每年自行运动约10.31角秒，相当于每秒走90公里，它的视向速度是以每秒106.8公里接近我们。以此速率计算，天文学家认为公元年时，它将运行到距离太阳3.85光年处，而成为除太阳外最接近我们的恒星，取代比邻星（4.3光年）的位置，那时亮度将增加到8.5等。
从1963年开始10年之间，有为数众多的天文学家接受彼德·范德的观点：他声称观测到巴纳德星自行运动上的摄动，显示它拥有一颗或数颗比木星更大的行星。
彼德·范德从1938年就开始观测这颗恒星，并与斯沃斯莫尔学院（SwarthmoreCollege）天文台的同事企图以微尺从摄影干板上测量它的位置变动，与行星一致的轨道摄动，以证明它有行星级伴星的存在；他曾动用十个人测量巴纳德星在干板上的位置，避免系统或人为的误差产生。彼德·范德最初建议有一颗1.6木星质量的行星，以4.4天文单位的椭圆轨道绕行着巴纳德星，他在1969年以论文明确的提出这些观测结果。他在同一年稍晚提出巴纳德星拥有两颗行星，质量分别为1.1和0.8木星质量。
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