Сегодня телескопы смогли обнаружить тысячи экзопланет, однако в распределении их радиусов есть большой провал - небесных тел с определенным радиусом почему-то в разы меньше, чем других. Теперь ученые выдвинули возможное объяснение.
На сегодняшний день число подтвержденных экзопланет составляет 5197 в 3888 планетных системах, и еще 8992 кандидата ожидают подтверждения. Большинство из них относятся к классу массивных планет - газовых гигантов размером с Юпитер и Нептун, радиусы которых примерно в 2,5 раза больше, чем у Земли.
Другой статистически значимой популяцией были скалистые планеты, которые имеют радиус около 1,4 земного (они же "суперземли"). И вот тут и кроется загадка. Если посмотреть на график из более чем 2600 планет, открытых телескопом "Кеплер", можно заметить область, которую ученые окрестили "долиной радиуса" - это провал в количестве экзопланет с радиусом в 1,8 земного. Вторая загадка, известная как "проблема горошин в стручке", описывает соседние планеты аналогичного размера, обнаруженные в сотнях планетных систем с гармоничными орбитами.
Куда делись планеты?
В исследовании, проведенном в рамках проекта "Циклы жизни - важнейшие летучие элементы на скалистых планетах" (CLEVER) в Университете Райса, международная команда астрофизиков представила новую модель, которая учитывает взаимодействие сил в системах с новорожденными планетами. По словам астрономов, она может объяснить эти две загадки.
Авторы использовали суперкомпьютер для запуска модели миграции планет, которая моделировала первые 50 миллионов лет развития планетарной системы. В их модели протопланетные диски из газа и пыли также взаимодействуют с мигрирующими планетами, притягивая их ближе к родительским звездам и запирая в резонансных орбитах. В течение нескольких миллионов лет протопланетный диск исчезает, разрывая цепи и вызывая орбитальную нестабильность, которая приводит к столкновению двух или более планет.
Это последнее исследование предполагает, что системы бывают двух видов: состоящие из сухих и каменистых планет, которые на 50 процентов больше Земли ("суперземли") и планет, богатых водяным льдом, примерно в 2,5 раза превышающим размеры Земли ("мини-Нептуны"). Кроме того, результаты работы говорят о том, что часть планет, вдвое превышающих размеры Земли, сохранят свою изначальную богатую водородом атмосферу и будут богаты водой.