Układ Słoneczny należy do najrzadszych systemów planetarnych

W Układzie Słonecznym panuje wyraźny porządek - małe, skaliste planety, takie jak Wenus, Ziemia i Mars orbitują blisko gwiazdy. Duże, gazowe i lodowe olbrzymy takie jak Jowisz, Saturn czy Neptun, poruszają się natomiast po długich, dalekich orbitach. Jak zwracają uwagę eksperci z Uniwersytetu w Bernie i kilku innych szwajcarskich ośrodków badawczych, już dawno obserwacje wskazywały na to, że taka aranżacja planet jest rzadka.

"Ponad dekadę temu astronomowie, na podstawie obserwacji prowadzonych przełomowym wtedy teleskopem Keplera, stwierdzili, że sąsiadujące z sobą planety w innych systemach zwykle są, pod względem masy i rozmiarów podobne do siebie jak dwie krople wody" - wyjaśnia dr Lokesh Mishra, główny autor pracy opublikowanej właśnie, w piśmie "Astronomy & Astrophysics" ( https://www.aanda.org/component/article?access=doi&doi=10.1051/0004-6361/202243751 ).

Przez długi czas nie było jednak wiadomo, czy takie obserwacje nie były wynikiem ograniczeń stosowanych wtedy metod. Teraz szwajcarscy specjaliści pokazali, że istnieją cztery typy planetarnych systemów. "Nazywamy te układy podobnym, uporządkowanym, odwrotnym oraz mieszanym" - mówi dr Mishra. W systemach "podobnych" planety są zwyczajnie do siebie podobne. W uporządkowanych, masa planet rośnie wraz z odległością od gwiazdy - tak jak w Układzie Słonecznym. Jeśli maleje razem z odległością od gwiazdy - mamy do czynienia z układem odwrotnym. W układzie mieszanym masy planet nieuporządkowanie się od siebie wyraźnie różnią.

"Klasyfikację tę można zastosować także do wszelkich innych parametrów, takich jak promień, gęstość czy ilość wody. Teraz po raz pierwszy dysponujemy narzędziem do całościowego badania systemów planetarnych i porównywania ich z innymi układami" - podkreśla prof. Yann Alibert, współautor publikacji.

Jak zwracają uwagę badacze, odkrycie rodzi kolejne, ważne pytania - np. jakie systemy są najliczniejsze. "Nasze wyniki wskazują, że układy podobne są najpowszechniejsze. Ok. 8 na 10 systemów planetarnych krążących wokół gwiazd widocznych na nocnym niebie ma architekturę podobną" - wyjaśnia dr Mishra. "Wyjaśnia to m.in., dlaczego dowody na istnienie takich układów znajdowano w czasie pierwszych miesięcy pracy teleskopu Keplera" - dodaje astronom.

Badaczy zaskoczyło jednocześnie, że systemy uporządkowane, do których należy Układ Słoneczny, występują najrzadziej. Jeśli chodzi o to, jakie czynniki decydują o architekturze danego systemu, badacze wymieniają m.in. masę dysku pyłu i gazu, z których planety powstają oraz ilość ciężkich pierwiastków.

"Z niewielkich dysków o niedużej masie i przy gwiazdach z niewielką ilością cięższych pierwiastków powstają układy podobne. Duże, masywne dyski przy gwiazdach bogatych w ciężkie pierwiastki dają początek uporządkowanym i odwrotnym systemom. Układy mieszane powstają z dysków średniej wielkości. Dynamiczne oddziaływania między planetami - takie jak kolizje i ucieczki - także wpływają na finalną architekturę" - mówi dr Mishra.

"Niezwykłym aspektem tych wyników jest to, że łączą one początkowe warunki formowania się planet z mierzalnym parametrem - architekturą układu. Dzielą je miliardy lat ewolucji. Po raz pierwszy udało się nam przerzucić most nad tą gigantyczną czasową przepaścią i uzyskać dające się sprawdzić przewidywania. Ekscytujące będzie obserwowanie, jak teoria ta wytrzymuje próbę czasu" - podsumowuje prof. Alibert.

Marek Matacz