Недавнее исследование международной группы ученых пролило свет на загадку субнептунов — экзопланет, которые по своей массе занимают промежуточное положение между Землей и Нептуном. Эти планеты, по необъяснимым до недавнего времени причинам, делились на два класса в зависимости от их плотности.
Субнептуны и суперземли часто рассматриваются как один и тот же класс планет, однако их различия проявляются в плотности. Несмотря на то, что такие планеты весьма распространены — каждая вторая или третья солнцеподобная звезда имеет хотя бы одну такую планету — ученым долгое время не удавалось выявить закономерности в их плотности.
Планеты, чьи массы измеряются посредством транзитного метода, часто оказываются менее плотными по сравнению с теми, чьи массы определяются методом лучевых скоростей. Этот метод фиксирует смещение линий в спектре звезды из-за гравитационного воздействия вращающейся планеты.
Ученые обратили внимание, что многие системы, в которых массы субнептунов измерены методом транзитов, являются резонансными. Это означает, что в таких системах несколько планет имеют орбитальные периоды, соотносящиеся как целые числа. Исследователи предположили, что эта резонансная характеристика может быть связана с плотностью планет.
Проанализировав плотность планет в резонансных системах, они выяснили, что сама методика измерения массы не влияет на плотность. Различия в плотности зависят от наличия резонансных орбитальных периодов. В резонансных системах субнептуны оказываются менее плотными, чем в нерезонансных.
Для объяснения этой зависимости ученые выдвинули новую теорию эволюции планетных систем. Согласно ей, на ранних стадиях своего существования все системы проходят через фазу резонанса. Однако в 95% случаев эта резонансная гармония нарушается, что приводит к столкновениям планет и увеличению их плотности. В остальных случаях системы сохраняют свои относительно легкие планеты.
Эта теория не только объясняет плотностные различия субнептунов, но и дает новое представление о динамике и эволюции планетных систем, указывая на важность резонансных взаимодействий в их развитии.
