Наблюдения за уже открытыми экзопланетами помогли ученым выяснить, что вероятность формирования крупных и малых планет у разных звезд не случайна и зависит от того, сколько элементов тяжелее водорода и гелия, содержит в себе светило, говорится в статье, опубликованной в журнале Astronomy & Astrophysics.

«Изучив уже опубликованные данные по экзопланетам, мы обнаружили, что гигантские планеты, подобные Юпитеру и его «большим братьям», чья масса в тысячи раз больше, чем у Земли, формируются совсем в других условиях, нежели небольшие двойники Земли и малые газовые гиганты. Существуют две обособленные популяции планет», — рассказывает Вардан Адибекян из университета Порто (Португалия).

За последние десять лет астрономы открыли тысячи планет за пределами Солнечной системы, часть из которых похожа по размерам на Землю, а другие – на уменьшенные или увеличенные копии Юпитера. Сейчас планетологи активно работают над изучением их атмосферы для оценки вероятности существования на них жизни и понимания истории формирования планеты.
Адибекян и его коллеги раскрыли необычную закономерность в формировании и тех, и других небесных тел, проанализировав свойства более чем 3,5 тысяч экзопланет, открытых в последние годы орбитальным телескопом «Кеплер», наземным инструментом HARPS и рядом других обсерваторий.

Изучая свойства газовых гигантов, не уступающих по размерам Юпитеру и гораздо больших его, они заметили, что вероятность открытия крупных и небольших газовых гигантов в окрестностях той или иной звезды не была случайной.

В частности, большие «кузены» крупнейшей планеты Солнечной системы, чья масса превышала юпитерианскую примерно в четыре раза, чаще всего встречались у звезд, в чьих недрах почти отсутствовали астрономические «металлы», элементы тяжелее водорода и гелия. Как правило, чем «чище» была звезда, тем больше был шанс открытия у нее действительно больших газовых гигантов и тем больше были их средние размеры.
Аналогичным образом, небольшие планеты, подобные Юпитеру и менее крупным газовым гигантам, возникали в окрестностях звезд, чьи недра содержали столько же «металлов», как и Солнце, или больше.
Похожие, но менее значимые связи существовали и между орбитами планет и химическим составом звезд – в среднем, чем меньше «металлов» содержала звезда, тем сильнее были удалены планеты от нее. Как признают ученые, этот тренд был достаточно слабым и его еще предстоит подтвердить в ходе наблюдений за более крупным набором планет и звезд.

Подобное четкое разграничение в массах крупных планет, как считают ученые, говорит о том, что они формируются по двум разным сценариям. Небольшие планеты, похожие по массе и размерам на Юпитер, возникли в результате скопления газа на поверхности каменистого «зародыша», похожего по размерам и плотности на Землю, а крупные газовые гиганты – в результате прямого гравитационного коллапса части газа в протопланетном диске из-за появления в нем участков с аномально высокой плотностью.

Все это, как отмечают Адибекян и его коллеги, может указывать на то, почему «кузены» Земли и другие небольшие планеты чаще формируются в окрестностях красных карликов и других небольших звезд, чьи недра обычно содержат больше «металлов», чем крупные звезды. Если астрономам удастся это подтвердить, то тогда у них появится новый способ ограничить число звезд, у которых следует ожидать открытия полноценных двойников Земли.