Международная группа астрономов под руководством Национального института астрофизики Италии обнаружила, что планетные системы Млечного Пути можно разделить на два основных семейства. Причём принадлежность к одному из них связана не только с условиями рождения планет, но и с тем, насколько спокойной или бурной окажется их дальнейшая история.

Результаты исследования опубликованы 13 октября в журнале Nature Astronomy. Учёные изучили около 300 наиболее хорошо исследованных многопланетных систем из более чем тысячи известных в нашей Галактике.

Авторы пытались выяснить, что сильнее определяет современный облик планетной системы: условия её формирования или последующая эволюция. Оказалось, что эти факторы тесно связаны, а важную роль играют характеристики родительской звезды.

Первое семейство объединяет сравнительно протяжённые и массивные системы. Их суммарная планетная масса нередко в два–десять раз превышает массу планет Солнечной системы. Обычно такие системы обращаются вокруг звёзд массивнее Солнца, но с меньшей металличностью — то есть с меньшим содержанием элементов тяжелее водорода и гелия.

Второе семейство состоит из более компактных и менее массивных систем. Их планеты часто похожи друг на друга по размерам и массе. Астрономы называют такую архитектуру «горошинами в стручке». Орбиты нередко расположены ближе к звезде, чем орбита Меркурия к Солнцу. Сами звёзды по массе и металличности обычно не превосходят Солнце.

Одним из ключевых признаков для классификации стала динамическая структура систем: насколько орбиты планет отклоняются от круговых и от общей плоскости. Такие отклонения могут сохранять следы прошлых гравитационных потрясений — тесных сближений, гигантских столкновений и даже выброса планет из системы.

Выяснилось, что для первого семейства подобные события гораздо более характерны. Во втором системы чаще сохраняют упорядоченную архитектуру.

Компьютерное моделирование показало, что массивные и протяжённые системы лучше всего воспроизводятся в сценариях, где гравитационная неустойчивость возникает практически с самого рождения. По объяснению исследователей, избыток вещества в протопланетном диске способствует формированию слишком массивных планет, которые затем начинают сильно возмущать орбиты друг друга.

Отдельной задачей было исключить влияние наблюдательной селекции. Современные телескопы обнаруживают одни типы планет и орбит значительно легче других, поэтому два семейства могли оказаться статистической иллюзией. Однако проведённый анализ показал, что за эффектами отбора действительно прослеживаются различия в строении систем.

Авторы подчёркивают, что свойства звезды способны влиять на судьбу планет спустя долгое время после их формирования. Это важно и для поиска потенциально обитаемых миров:

долговременная устойчивость орбит может определять, сохранятся ли условия, необходимые для развития жизни.
При этом речь идёт о статистических закономерностях, а не о жёстком правиле для каждой отдельной системы. Исследование помогает понять, почему одни планетные семьи переживают бурную эволюцию, а другие миллиарды лет остаются сравнительно спокойными.

https://www.space.com/astronomy/exoplanets/planetary-genealogy-milky-way-worlds-belong-to-1-of-2-families-scientists-find