Самые большие планеты формируются у звезд с низким содержанием металлов

В новом исследовании, представленном в журнале Astronomy & Astrophysics, международная команда ученых оценила вероятность формирования крупных и малых планет у звезд с разным содержанием металлов (элементов тяжелее гелия).

За последнее десятилетие астрономы открыли тысячи планет за пределами Солнечной системы, часть из которых оказались похожими на Землю по своим размерам, а другие – на уменьшенные или увеличенные версии самой большой планеты Солнечной системы.

«Изучив уже опубликованные данные, мы обнаружили, что гигантские миры, подобные Юпитеру и его «большим братьям», с массами, в тысячи раз превышающими массу Земли, формируются совсем в других условиях, нежели небольшие газовые гиганты. Существуют две обособленные популяции планет», – рассказывает Вардан Адибекян из Университета Порто (Португалия).

В новой работе исследователи выявили необычную закономерность в формировании далеких миров, проанализировав свойства более чем 3,5 тысяч экзопланет, открытых космическим телескопом NASA «Kepler», инструментом HARPS на 3,6-метровом телескопе ESO и другими обсерваториями.

Чем больше металла, тем меньше планета

Изучая свойства газовых гигантов, не уступающих по размеру Юпитеру, команда заметила, что вероятность их обнаружения в окрестностях звезд с разным содержанием металлов меняется. В частности, самые крупные из них, масса которых превышает массу Юпитера примерно в четыре раза, чаще всего встречаются у звезд, в чьих недрах почти отсутствуют элементы тяжелее гелия. То есть, чем «чище» звезда, тем больше шанс открыть на ее орбите действительно большие газовые гиганты.

И наоборот, менее крупные газовые гиганты рождаются в окрестностях звезд с наибольшей металличностью, к ним относится и наше Солнце.

Похожая, но менее значимая корреляция существует между орбитами планет и химическим составом родительских звезд: в среднем, чем меньше металлов содержит звезда, тем дальше от нее располагаются планеты. Однако, для ее подтверждения необходимо собрать больше данных.

Сценарии рождения планет-гигантов

Разграничение в массах крупных планет, считают ученые, говорит о разных сценариях, в ходе которых рождаются газовые гиганты. Меньшие из них, похожие по массе на Юпитер, возникают в результате скопления газа на поверхности каменистой протопланеты, а крупные – в результате прямого гравитационного коллапса газа в протопланетном диске.

Если результаты исследования подтвердятся при обнаружении новых планет, это может дать важное понимание процесса формирования гигантских миров. Несмотря на то, что на данный момент фокус смещен в сторону землеподобных экзопланет, изучение планет-гигантов по-прежнему имеет большое значение.