Астрономы выделили 4 типа планетных систем

В нашей Солнечной системе, кажется, все в порядке: небольшие скалистые планеты, такие как Венера, Земля или Марс, вращаются относительно близко к нашей звезде, а крупные газовые и ледяные гиганты, такие как Юпитер, Сатурн или Нептун, движутся по широким орбитам вокруг Солнца.

В двух исследованиях, опубликованных в журнале Astronomy & Astrophysics, ученые из университетов Берна и Женевы и Национального центра компетенций в области исследований планет (NCCR) показывают, что наша планетная система совершенно уникальна в этом отношении.

«Более десяти лет назад астрономы заметили, основываясь на наблюдениях с помощью новаторского в то время телескопа "Кеплер", что планеты в других системах по размеру и массе обычно напоминают своих соответствующих соседей — как горошины в стручке», – сказал ведущий автор исследования Локеш Мишра. Но долгое время было неясно, было ли это открытие связано с ограничениями методов наблюдений.

«Было невозможно определить, были ли планеты в какой-либо отдельной системе достаточно похожи, чтобы попасть в класс систем "горошины в стручке", или же они были довольно разными - точно так же, как в нашей Солнечной системе», – отметил Миштра.

Поэтому исследователь разработал систему для определения различий и сходств между планетами одних и тех же систем. И при этом он обнаружил, что существует не две, а четыре системные архитектуры.

«Мы называем эти четыре класса "похожими", "упорядоченными", "антиупорядоченными" и "смешанными"», – объяснил Мишра.

Планетные системы, в которых массы соседних планет похожи друг на друга, имеют схожую архитектуру. Упорядоченные планетные системы — это те, в которых масса планет имеет тенденцию увеличиваться с удалением от звезды – точно так же, как в Солнечной системе. Если, с другой стороны, масса планет примерно уменьшается с удалением от звезды, исследователи говорят об антиупорядоченной архитектуре системы. Также существуют смешанные архитектуры, когда массы планет в системе сильно различаются от планеты к планете.

«Наши результаты показывают, что "похожие" планетные системы являются наиболее распространенным типом архитектуры. Примерно восемь из десяти планетных систем вокруг звезд, видимых на ночном небе, имеют "похожую" архитектуру», – пояснил Мишра. – «Это также объясняет, почему свидетельства такой архитектуры были обнаружены в первые несколько месяцев миссии "Кеплер". Что удивило команду, так это то, что "упорядоченная" архитектура — та, которая также включает Солнечную систему, — кажется, является самым редким классом».

По словам Мишры, есть признаки того, что масса газопылевого диска и обилие тяжелых элементов в звезде оказывают влияние на архитектуру системы.

«Из довольно маленьких дисков с низкой массой и звезд с небольшим количеством тяжелых элементов возникают "похожие" планетные системы. Большие, массивные диски со многими тяжелыми элементами в звезде порождают более упорядоченные и антиупорядоченные системы. Смешанные системы возникают из дисков среднего размера. Динамические взаимодействия между планетами — такие как столкновения или выбросы — влияют на окончательную архитектуру», – рассказал Мишра.

Примечательным аспектом этих результатов является то, что они связывают начальные условия формирования планет и звезд с измеримым свойством: архитектурой системы. Между ними лежат миллиарды лет эволюции. Впервые ученым удалось преодолеть этот огромный временной разрыв и сделать проверяемые прогнозы.