Астрономы представили подробный анализ данных спектрографа SPIRou, полученных при наблюдении красного карлика Gl 725 B — одной из ближайших к Солнцу маломассивных звёзд. Работа показывает, что вокруг этой звезды обращается по меньшей мере одна подтверждённая экзопланета в зоне обитаемости, а сама система обладает необычно упорядоченной структурой.
Поиск каменистых экзопланет у холодных М-карликов считается перспективным направлением, поскольку такие звёзды составляют большинство в галактике, а влияние планет на их движение заметнее, чем у более массивных светил. Наблюдения Gl 725 B проводились в ближнем инфракрасном диапазоне с помощью спектрографа SPIRou с разрешением около 70 000 и диапазоном длин волн от 0,98 до 2,35 микрометра. Это позволяет работать в области максимального излучения холодных звёзд и снижать влияние звёздной активности. При этом измерения осложняются поглощением света земной атмосферой и узким диапазоном изменения скорости движения Земли относительно звезды — не более 5 км/с.
Для подавления атмосферных и инструментальных искажений авторы применили алгоритм wapiti, основанный на взвешенном анализе главных компонент. Вместо стандартного сопоставления спектров метод отслеживает доплеровское смещение каждой отдельной линии, формируя детальные временные ряды. Основная компонента оказалась тесно связана с влиянием земной атмосферы, что позволило эффективно убрать ложные сигналы амплитудой до 1,5 м/с.
Анализ шума в измерениях позволил определить период вращения Gl 725 B — около 105 суток — и подтвердить, что сигналы имеют планетную природу.
В системе выявлены два периодических сигнала, соответствующих экзопланетам. Внешняя планета Gl 725 Bc обращается вокруг звезды за 37,90 суток и имеет минимальную массу около 3,4 массы Земли. Внутренний объект с периодом 4,77 суток и массой около 1,5 массы Земли пока что рассматривается как кандидат Gl 725 Bb. Статистический анализ показывает высокую надёжность сигнала внешней планеты, тогда как существование внутренней остаётся чувствительным к методам обработки данных.
Архитектура системы относится к редкому «упорядоченному» типу, при котором массы планет увеличиваются с расстоянием от звезды. Такие конфигурации встречаются лишь в 1,5% моделей формирования планет, но наблюдаются примерно в 37% реальных систем. Это указывает на серьёзные расхождения между теорией и наблюдениями. Анализ данных телескопа TESS не выявил транзитов, однако позволил оценить радиусы планет. Для Gl 725 Bc получено распределение около 1,41 и 1,82 радиуса Земли, соответствующее границе между суперземлями и субнептунами.
Особый интерес представляет положение Gl 725 Bc в «консервативной зоне обитаемости». Планета получает около 0,45 солнечной инсоляции Земли, что сопоставимо с условиями на Марсе.
С учётом дифракционного предела Европейского чрезвычайно большого телескопа и возможностей спектрографа ANDES, астрономы рассчитывают в будущем получить спектры атмосферы Gl 725 Bc и искать в них потенциальные биомаркеры. В более отдалённой перспективе такие задачи смогут решать инфракрасные интерферометры вроде проекта LIFE.
Результаты показывают, что сочетание стабильной ближней инфракрасной спектроскопии и продвинутых методов обработки данных позволяет обнаруживать и изучать потенциально обитаемые экзопланеты у ближайших звёзд, несмотря на ограничения, связанные с наблюдениями с поверхности Земли.