В нашей Солнечной системе, кажется, все в порядке: меньшие каменистые планеты, такие как Венера, Земля или Марс, вращаются относительно близко к нашей звезде. С другой стороны, большие газовые и ледяные гиганты, такие как Юпитер, Сатурн или Нептун, движутся по широким орбитам вокруг Солнца.
В двух исследованиях, опубликованных в журнале Astronomy & Astrophysics , исследователи из университетов Берна и Женевы и Национального центра научных исследований (NCCR) PlanetS показывают, что наша планетная система в этом отношении совершенно уникальна. В статье Research Highlight, опубликованной в журнале Nature Astronomy Лукой Малтальяти в том же журнале, обсуждаются эти две статьи.
Как горох в стручке
«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 Университете Берна и Женевы, а также в NCCR PlanetS. Но долгое время было неясно, связано ли это открытие с ограничениями методов наблюдения.
«Было невозможно определить, были ли планеты в какой-либо отдельной системе достаточно похожими, чтобы попасть в класс систем «горох в стручке», или же они были довольно разными — точно 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 нашей 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 доли 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 восьми из десяти 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 Kepler». Что удивило команду, так это то, что «упорядоченная» архитектура — та, которая также включает солнечную систему — кажется самым редким классом.
По словам Мишры, есть признаки того, что играют роль как масса газового и пылевого диска, из которого возникают планеты, так и содержание 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. диски размером с диск. Динамические взаимодействия между планетами , такие как столкновения или выбросы, влияют на окончательную архитектуру», — объясняет Мишра.
«Замечательным 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. временной разрыв и делать проверяемые прогнозы. Будет интересно посмотреть, подтвердятся ли они», — заключает Алиберт.
