Ученые выделили четыре класса планетных систем

В двух исследованиях, опубликованных в журнале Astronomy & Astrophysics, исследователи из университетов Берна и Женевы, а также Национального центра научных исследований (NCCR) PlanetS показывают, что наша планетная система в этом отношении совершенно уникальна.

«Более десяти лет назад астрономы заметили, основываясь на наблюдениях с помощью революционного тогда телескопа Кеплер, что планеты в других системах обычно напоминают своих соседей по размеру и массе — как горошины в стручке», говорит ведущий автор исследования Локеш Мишра, исследователь в Университетах Берна и Женевы, а также в NCCR PlanetS. Но долгое время было неясно, связано ли это открытие с ограничениями методов наблюдения.

«Тогда было невозможно определить, есть ли планеты в какой-либо отдельной системе достаточно похожими, чтобы попасть в класс систем «горошины в стручке», или они довольно разные —так же, как в нашей Солнечной системе», — говорит Мишра.

Поэтому исследователь разработал основу для определения различий и сходств между планетами одних и тех же систем. При этом он обнаружил, что таких системных архитектур не две, а четыре.

Четыре класса планетных систем

«Мы называем эти четыре класса «похожими», «упорядоченными», «антиупорядоченными» и «смешанными», — говорит Мишра. Планетарные системы, в которых массы соседних планет подобны друг другу, имеют схожую архитектуру. Упорядоченные планетные системы — это такие, в которых масса планет имеет тенденцию к увеличению с расстоянием от звезды — так же, как и в Солнечной системе. Если, с другой стороны, масса планет примерно уменьшается с расстоянием от звезды, исследователи говорят об антиупорядоченной архитектуре системы. И смешанные архитектуры возникают, когда планетарные массы в системе сильно различаются от планеты к планете.

«Эта структура также может быть применена к любым другим измерениям, таким как радиус, плотность или части воды», — говорит соавтор исследования Ян Алиберт, профессор планетологии Бернского университета и NCCR PlanetS. «Теперь у нас впервые есть инструмент для изучения планетных систем в целом и сравнения их с другими системами».

Выводы также вызывают вопросы: какая архитектура является наиболее распространенной? Какие факторы контролируют появление типа архитектуры? Какие факторы не играют роли? На некоторые из них исследователи могут ответить.

Мост через миллиарды лет

«Наши результаты показывают, что «похожие» планетные системы являются наиболее распространенным типом архитектуры. Около 8 из 10 планетарных систем вокруг звезд, видимых в ночном небе, имеют «похожую» архитектуру», — говорит Мишра. «Это также объясняет, почему доказательства этой архитектуры были обнаружены в первые несколько месяцев миссии Кеплер». Удивило команду то, что «упорядоченная» архитектура — та, которая также включает Солнечную систему — кажется самым редким классом.

По словам Мишры, есть признаки того, что играет роль как масса газово-пылевого диска, из которого появляются планеты, так и обилие тяжелых элементов в соответствующей звезде. «Из довольно маленьких маломассивных дисков и звезд с небольшим количеством тяжелых элементов возникают «подобные» планетарные системы. Большие массивные диски с большим количеством тяжелых элементов 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 конечную архитектуру», - объясняет Мишра.

«Замечательный аспект этих результатов заключается в том, что он связывает начальные условия формирования планет и звезд с измеримым свойством: архитектурой системы. Между ними лежат миллиарды лет эволюции. Впервые нам удалось преодолеть этот огромный временной разрыв и сделать поддающиеся проверке предсказания. Будет интересно посмотреть, оправдаются ли они», - заключает Алиберт.