Как ученые классифицируют экзопланетные системы: новый взгляд на тысячи миров

Когда астрономы находят экзопланету, они тщательно изучают ее характеристики, определяют массу, радиус, орбиту и другие параметры. Однако экзопланеты редко существуют в одиночестве — большинство из них входит в состав планетных систем, подобных нашей Солнечной системе. Сегодня исследователи выделили уже тысячи таких систем, среди которых особенно известна TRAPPIST-1. Теперь перед учеными встал новый вызов: создать классификацию не отдельных планет, а их систем в целом.

Зачем нужна классификация планетных систем?

Команда исследователей во главе с Алексом Хоу из Центра космических полетов Годдарда NASA предложила концепцию, которая позволяет разделить экзопланетные системы на категории. В своей работе ученые отмечают, что открытие почти 6000 экзопланет, из которых более 300 принадлежат многопланетным системам, предоставляет достаточно данных для выявления закономерностей.

«Сейчас у нас есть возможность не только каталогизировать отдельные миры, но и выявлять тенденции в их формировании и эволюции», — говорится в исследовании.

Какие параметры важны при классификации?

Методика, предложенная исследователями, основана на трех ключевых вопросах:

1. Есть ли в системе чёткое разделение на внутренние и внешние планеты?
2. Содержит ли внутренняя область системы один или несколько газовых гигантов, подобных Юпитеру?
3. Присутствуют ли в системе крупные промежутки между орбитами планет, где отношение их орбитальных периодов превышает 5?

Эти критерии позволяют распределить подавляющее большинство известных многопланетных систем (97%) по различным типам. Дополнительно выделяются подкатегории, например, учитывающие наличие горячих Юпитеров или больших пробелов между планетами.

Основные классы экзопланетных систем

Новая система классификации позволяет разделить экзопланетные системы на несколько типов:

• "Горошины в стручке" — системы, где планеты расположены равномерно и имеют схожие размеры.
• "Тёплые Юпитеры" — системы, содержащие смеси крупных и мелких планет.
• Системы ближнего космоса — компактные планетные системы.
• Системы с разрывами — планетные системы, где существуют значительные промежутки между орбитами.

Дополнительные характеристики, такие как положение пробелов и наличие массивных планет, помогают более точно классифицировать каждую систему.

Насколько точна эта система?

Классификация экзопланетных систем базируется на данных Архива экзопланет NASA, в котором по состоянию на сентябрь 2024 года зарегистрировано 5759 экзопланет. Однако не все данные были использованы: ученые исключили около 2% объектов, которые могли оказаться ошибочными или плохо изученными. Также были отброшены планеты, вращающиеся вокруг белых карликов, пульсаров и коричневых карликов, чтобы сосредоточиться на системах, аналогичных нашей.

«Как и ожидалось, массивные планеты размером с Юпитер редко встречаются в компактных системах, тогда как суперземли и мини-нептуны широко распространены,» — поясняют исследователи.

Тем не менее, новая схема не идеальна: существуют уникальные системы, такие как WASP-148, включающая горячий Юпитер и его спутника. Эти редкие примеры помогут ученым уточнять модель классификации в будущем.

Влияние на поиск обитаемых миров

Одно из ключевых открытий классификации касается потенциальной обитаемости планет. Исследователи отмечают, что системы "горошины в стручке" чаще всего расположены слишком близко к своим звездам, что делает их планеты некомфортными для жизни. Однако если такие системы вращаются вокруг M-карликов, их планеты могут находиться в обитаемой зоне.

«Эти данные подчеркивают, что большинство обитаемых миров, вероятно, расположено вокруг маломассивных звезд,» — делают вывод авторы исследования.

Также поднимается вопрос о суперземлях: большинство планет в компактных системах превышают размеры Земли, что ставит под сомнение их пригодность для жизни.

Хотя новая система классификации экзопланетных систем еще далека от совершенства, она дает ученым полезный инструмент для анализа данных. Она помогает выявлять закономерности в распределении планет, их формировании и эволюции. Авторы исследования уверены, что этот подход станет основой для будущих работ по изучению демографии экзопланет и их потенциальной обитаемости.

"Эта схема классификации — лишь первый шаг. Впереди нас ждёт более глубокое понимание механизмов формирования планетных систем и, возможно, ключ к разгадке обитаемых миров," — подытоживают ученые.