Суперкомпютърни симулации дадоха обяснение защо толкова много екзопланети са или супер-Земя, или мини-Нептун, докато малко планети попадат в категория между тях.

Екзопланетите могат да бъдат с различни размери и маси. Ако начертаете графика с това колко планети от всеки размер са открили астрономите, ще откриете два пика: един при 1.4 пъти радиуса на Земята и друг - при 2.4 пъти радиуса на Земята. Между тях има спад или долина около 1.8 пъти радиуса на Земята, което означава относителния недостиг на планети с такъв размер.

Тази „радиусна долина“ не се появява случайно; нещо се случва, което означава, че планети, които са 1.8 пъти по-големи от Земята, се срещат два или три пъти по-рядко. Новите суперкомпютърни симулации от екип, ръководен от Андре Изидоро, планетарен учен от университета Райс в Тексас, моделираха първите 50 милиона години от съществуването на типична планетарна система, оценявайки две водещи хипотези, за да обяснят разликата в размерите на планетите.

Една от хипотезите е, че разликите в състава между скалистите супер-Земи и богатите на водород и вода мини-Нептуни водят до образуването на планети с определени размери. Другата хипотеза е, че супер-Земите започват живота си като мини-Нептуни, но губят плътната си атмосфера, докато мигрират по-близо до своята звезда поради гравитационни взаимодействия.

Новите симулации подкрепят миграционния модел и също така обясняват защо често намираме вериги от екзопланети с подобен размер в това, което учените наричат ​​почти резонансни орбити. Резонанс възниква, когато орбиталните периоди на планетите са кратни един на друг; например външна планета може да обикаля веднъж на всеки две орбити на вътрешна планета към нея. Новите суперкомпютърни симулации потвърждават, че вътрешната миграция на планетите в огромния диск от прах и газ на млада звездна система причинява резонансни вериги от светове.

Астрономите обаче знаят, че протопланетарният диск, който позволява тази миграция, не съществува вечно. Когато младата звезда започне да генерира повече енергия, нейният радиационен вятър издухва диска; докато дискът се разсейва, планетите се дестабилизират, което води до сблъсъци между светове и по-малки протопланети.

„Миграцията на млади планети към техните звезди домакини създава пренаселеност и често води до катаклизмични сблъсъци, които лишават планетите от техните богати на водород атмосфери“, казва Изидоро в изявление. „Това означава, че гигантски удари като този, който формира нашата Луна, вероятно са общ резултат от формирането на планетата.“

Симулациите установиха, че миграцията на планетите, последвалата орбитална дестабилизация и загубата на плътна планетарна атмосфера допринасят за създаването на две популации от планети: супер-Земите, които са скалисти и сухи, и мини-Нептуните, които не са мигрирали далеч навътре и са в състояние да задържат плътните си атмосфери от водород и вода.

Тази характеристика обикновено се среща в планетарни системи като TRAPPIST-1, която е дом на седем скалисти свята с подобни размери в близки, резонансни орбити един с друг. Новите открития предполагат, че трябва да очакваме да открием много повече многопланетни системи с планети с подобен размер в резонансни орбити в бъдеще.

Снимка: Unsplash

Виж още: Учените откриха огромна „извънгалактична структура“ в скрита зона на Космоса