В нашей Солнечной системе, кажется, все планеты расположены предельно упорядоченно: небольшие каменистые планеты, такие как Венера, Земля или Марс, вращаются относительно близко к Солнцу. Другие планеты побольше (газовые и ледяные гиганты), такие как Юпитер, Сатурн или Нептун, движутся по далеким от Солнца орбитам.
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. Но долгое время было неясно, связано ли это открытие с несовершенством наших методов наблюдения или в этом было некоторая закономерность.
«Было невозможно определить, были ли планеты в какой-либо отдельной системе настолько схожими, чтобы попасть в класс систем «горох в стручке», или они были довольно разными — точно так же, как в нашей Солнечной системе», — говорит Локеш Мишра (Lokesh Mishra), исследователь из Бернского Университета.
Поэтому исследователь разработал базис для определения различий и сходств между планетами одних и тех же систем. При этом он обнаружил, что таких системных архитектур не две, а четыре.
Планетарные системы, в которых массы соседних планет подобны друг другу, имеют схожую архитектуру (1). Упорядоченные планетные системы (2) — 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 (3). И смешанные архитектуры (4) возникают, когда планетарные массы в системе сильно различаются от планеты к планете.
Соавтор исследования Ян Алиберт (Yann Alibert), профессор планетологии Бернского университета, отметил:
«Эта структура также может быть применена к любым другим измерениям, таким как радиус, плотность или доли воды».
Теперь у ученых впервые появился инструмент для изучения планетных систем в целом, а также для сравнения их с другими системами.
Результаты показывают, что «схожие» планетные системы являются наиболее распространенным типом архитектуры. Около 80% планетарных систем на орбитах звезд звезд, видимых в ночном небе, имеют «схожую» архитектуру.
Это также объясняет, почему наиболее часто эту архитектуру находила в первые несколько месяцев миссия Kepler. Что удивило команду, так это то, что «упорядоченная» архитектура — та, которая также включает нашу Солнечную систему — кажется является самым редким классом.
Источники: Lokesh Mishra et al, Framework for the architecture of exoplanetary systems. I. Four classes of planetary system architecture, Astronomy & Astrophysics (2023). DOI: 10.1051/0004-6361/202243751
Lokesh Mishra et al, Framework for the architecture of exoplanetary systems. II. Nature versus nurture: Emergent formation pathways of architecture classes, Astronomy & Astrophysics (2023). DOI: 10.1051/0004-6361/202244705
Luca Maltagliati, Finding order in planetary architectures, Nature Astronomy (2023). DOI: 10.1038/s41550-023-01895-0