Новая модель, учитывающая различные силы, действующие на новорожденные планеты, может объяснить два загадочных наблюдения, которые наблюдались среди более чем 3800 известных планетарных систем.
Первая загадка, "долина радиуса", относится к необычному дефициту экзопланет с радиусом примерно в 1,8 раза больше, чем у Земли. Согласно наблюдениям, проведенным космическим аппаратом Кеплер, планеты такого размера встречаются примерно в 2-3 раза реже, чем суперземли (с радиусом примерно в 1,4 раза больше земного) и мини-Нептуны (с радиусом примерно в 2,5 раза больше земного). Вторая загадка, известная как "горох в стручке", связана с наличием соседних планет аналогичного размера в сотнях планетных систем, включая TRAPPIST-1 и Kepler-223, которые также имеют орбиты.
Автор исследования, недавно опубликованного в журнале Astrophysical считает, что вместе с коллегами стал первым, кто разрешил эти загадки, используя модель формирования планет и динамической эволюции, которая самосогласованно объясняет множественные ограничения наблюдений.
Авторы работы использовали суперкомпьютер для моделирования первых 50 миллионов лет развития планетных систем с использованием модели миграции планет. В модели протопланетные диски из газа и пыли, порождающие молодые планеты, также взаимодействуют с ними, притягивая их ближе к родительским звездам и замыкая в резонансные орбитальные цепочки. Цепи разрываются в течение нескольких миллионов лет, когда исчезновение протопланетного диска вызывает орбитальную нестабильность, из-за которой две или более планет сталкиваются друг с другом.
Модели планетарной миграции использовались для изучения планетных систем, сохранивших свои резонансные орбитальные цепочки. Например, ученые из CLEVER Planets использовали модель миграции в 2021 году, чтобы рассчитать максимальное количество разрушений, которые семипланетная система TRAPPIST-1 могла выдержать во время бомбардировки и при этом сохранить свою гармоничную орбитальную структуру.
Новое исследование предполагает, что планеты бывают двух "разновидностей": суперземли, сухие, каменистые и на 50% больше Земли, и мини-Нептуны, богатые водяным льдом и примерно в 2,5 раза больше Земли. Изидоро сказал, что новые наблюдения, кажется, подтверждают результаты, которые противоречат традиционному мнению, что и суперземли, и мини-Нептуны — это исключительно сухие и каменистые миры.
Основываясь на своих выводах, исследователи сделали прогнозы, которые можно проверить с помощью космического телескопа Webb. Они предполагают, например, что часть планет размером примерно в два раза больше Земли сохранит свою изначальную богатую водородом атмосферу и будет богата водой.
