Суперземля GJ 3378b в обитаемой зоне стала легче вдвое: это хорошая или плохая новость для жизни?

Команда астрономов под руководством Пола Робертсона из Калифорнийского университета в Ирвайне при участии Майкла Эндла из Техасского университета в Остине провела пересмотр параметров экзопланеты GJ 3378b. Используя данные с телескопа Хобби-Эберли (обсерватория Макдональд) и спектрографов HPF, NEID, CARMENES и SPIRou, ученые обнаружили, что планета легче и быстрее вращается вокруг своей звезды, чем считалось ранее. Новые результаты, опубликованные в журнале The Astrophysical Journal, существенно меняют представление об этом мире, приближая его по свойствам к каменистым планетам земного типа и одновременно ставя под вопрос сохранность его атмосферы.

Астрономы давно охотятся за мирами, которые могли бы напоминать нашу Землю, и особое внимание уделяют красным карликам – самым холодным и многочисленным звездам галактики, на долю которых приходится около 70 процентов всех светил. Именно вокруг такой тусклой звезды, расположенной всего в 25 световых годах от нас в созвездии Жирафа, обращается планета GJ 3378b.

Она находится в так называемой обитаемой зоне, где температура теоретически допускает существование жидкой воды, главного ингредиента для жизни в том виде, в каком мы ее знаем. Однако сама по себе близость к звезде не гарантирует обитаемости, и новое исследование показало, что этот мир может быть одновременно и более землеподобным, и более суровым, чем предполагалось ранее.

Первоначальное открытие планеты в 2024 году оценивало ее массу примерно в пять масс Земли, что относило ее к классу суперземель. Но команда Пола Робертсона провела совместный анализ данных с четырех независимых спектрографов, включая инфракрасный прибор HPF на 10-метровом телескопе Хобби-Эберли. Именно инфракрасный диапазон критически важен для наблюдения за холодными красными карликами, которые излучают большую часть энергии именно в этих длинах волн.

Новая обработка лучевых скоростей – колебаний звезды, вызванных гравитационным влиянием планеты, позволила уточнить массу GJ 3378b, теперь ее оценивают в 2,3 массы Земли. Это значительно повышает вероятность того, что планета имеет каменистый состав, подобный земному, а не является мини-нептуном с плотной газовой оболочкой, которая могла бы подавить любые поверхностные процессы.

Помимо массы, исследователи пересмотрели орбитальный период планеты: он сократился с 25 до 21 дня. Хотя это все еще намного короче земного года, размеры родительской звезды примерно втрое меньше солнечных, поэтому такая орбита как раз удерживает планету в зоне потенциальной обитаемости.

Однако именно это сокращение расстояния до звезды несет в себе скрытую опасность. Более узкая орбита означает более интенсивное излучение, способное испарять атмосферные газы. Ученые отмечают, что новые параметры помещают GJ 3378b вблизи так называемой «космической береговой линии» – воображаемой границы, где планеты у красных карликов могут терять свои атмосферы под действием радиационного ветра. Иначе говоря, этот мир сейчас находится в критической точке: он достаточно массивен, чтобы удерживать свою атмосферу, но одновременно достаточно близок к звезде, чтобы его атмосфера могла разрушаться.

Для достижения такой точности астрономам пришлось преодолеть серьезные технические трудности. Спектрограф HPF, установленный на телескопе Хобби-Эберли, специально спроектирован для работы в ближнем инфракрасном диапазоне, что дает максимальную светособирающую способность при наблюдении слабых красных карликов. Как подчеркивает Майкл Эндл, ключевым фактором здесь является прецизионность измерений: сигнал от планеты с малой массой настолько слаб, что без исключительно точных приборов его просто невозможно выделить на фоне шумов звездной активности. Добавление данных с высокоточного спектрографа NEID обсерватории Китт-Пик и перепроверка архивных наблюдений CARMENES и SPIRou позволили создать наиболее полную на сегодняшний день картину движения этой системы.

Результаты этого исследования имеют не только самостоятельное значение, но и стратегическую важность для будущих поисков жизни. GJ 3378b пополнит каталог целей для телескопов следующего поколения, таких как Гигантский Магелланов телескоп, Чрезвычайно большой телескоп и Обсерватория обитаемых миров.

Все эти гигантские инструменты смогут не просто измерять колебания звезд, а напрямую наблюдать свет планет и искать в их атмосферах биосигнатуры – химические следы, которые могут указывать на биологическую активность. Как отмечают исследователи, финальный вопрос, который движет этой работой — одиноки ли мы во Вселенной, и каждый такой уточненный параметр приближает нас к ответу, позволяя лучше понять, какие из наших ближайших космических соседей действительно могут быть пригодными для жизни.

В результате совместный анализ данных с четырех спектрографов показал, что экзопланета GJ 3378b имеет массу 2,3 земной (вместо 5,2) и период обращения 21 день (вместо 25). Это делает ее более вероятным каменистым миром, но одновременно ставит под угрозу сохранность атмосферы из-за близости к звезде-красному карлику. Уточненные характеристики помещают планету в критическую область обитаемой зоны, где она может либо сохранять условия для жизни, либо терять атмосферу под действием излучения. Теперь GJ 3378b становится одним из приоритетных объектов для будущих телескопов, которые будут искать биосигнатуры в ближайшие годы.

Присоединяйтесь к нам в соцсетях