Вперше в історії науковці пояснили походження планет у космосі

Дослідники з Університету Райса розробили нову модель формування екзопланет, яка пояснює походження двох найпоширеніших типів — суперземель і мінінептунів. Ці планети, що перевищують розмір Землі у 1−4 рази, становлять значну частку планет у Чумацькому Шляху, проте механізм їх утворення досі залишався предметом наукових дискусій.

Попередні теорії припускали, що планети формуються внаслідок хаотичного злипання твердих тіл у протопланетному диску. Однак нова модель, розроблена Сьо Сібатою та Андре Ізідоро й опублікована в The Astrophysical Journal Letters, вказує на впорядкований механізм, що залежить від відстані до зірки. Дослідники застосували метод N-body моделювання, який дозволяє точно відстежувати взаємодію численних тіл під дією гравітації.

Розрахунки показали, що існують дві основні зони утворення планет. Перша — до 1,5 астрономічних одиниць (а.о.) від зірки, де висока температура не дозволяє існувати водяному льоду. Тут формуються суперземлі - кам’янисті планети з тонкими або відсутніми атмосферами, які виникають унаслідок зіткнень великих тіл. Друга зона — за 5 а.о., де через низькі температури вода замерзає, а планети ростуть шляхом акреції дрібних пилових частинок, що сприяє утворенню мінінептунів із потужними газовими оболонками.

Одна з важливих знахідок дослідження — пояснення так званої «радіусної долини» — відсутності екзопланет із розмірами близько 1,8 радіуса Землі. Виявилося, що це результат різних механізмів формування: планети, менші за цей поріг, походять із внутрішнього регіону, а більші - із зовнішнього. Також дослідники змогли пояснити феномен «горошин у стручку» — подібні розміри планет у межах однієї системи зумовлені стабільністю умов у кожному з формувальних поясів.

Ця модель добре узгоджується зі спостереженнями за реальними екзопланетами та дає оцінку поширеності потенційно придатних для життя світів. За розрахунками, приблизно 1% таких систем може містити землеподібні планети в зонах, сприятливих для життя, що еквівалентно мільйонам таких світів у Чумацькому Шляху.

Наступним кроком стане перевірка передбачень за допомогою нових телескопів, які зможуть вивчати планети на відстані однієї астрономічної одиниці від зірок — аналог земної орбіти. Якщо ця модель підтвердиться, вона докорінно змінить розуміння планетоутворення та допоможе у пошуку потенційно населених світів.